template-browser-not-supported

Grado en Biotecnología

Atrás Atrás

Química Analítica Instrumental Avanzada

Código asignatura
GBIOTE01-4-007
Curso
Cuarto
Temporalidad
Primer Semestre
Carácter
Optativa
Créditos
6
Pertenece al itinerario Bilingüe
No
Guía docente

Se trata de una asignatura teórico-práctica del módulo optativo del grado en Biotecnología que se imparte en el primer semestre de cuarto curso. Con esta asignatura se pretende completar el currículum de los graduados en Biotecnología en técnicas instrumentales de análisis.

La investigación y desarrollo en Biotecnología, al igual que en otras disciplinas, depende del empleo de Técnicas Analíticas Avanzadas. En palabras de Sydney Brenner, biólogo sudafricano galardonado con el Premio Nobel de Medicina en 2002: “Progress in science depends on new techniques, new discoveries and new ideas, probably in that order”. Por tanto, en esta asignatura se revisarán metodologías de análisis que se han convertido en herramientas indispensables en la química bioanalítica de proteínas, ácidos nucleicos y otras biomoléculas. El programa propuesto para esta asignatura de cuarto curso completa en este sentido al de la asignatura Técnicas Analíticas Instrumentales,  de segundo curso.

El objetivo general es conocer y aplicar métodos avanzados de análisis a la resolución de problemas analíticos de especial complejidad (biomoléculas y muestras biológicas, análisis de campo o in situ con sensores y combinaciones de estos) y al desarrollo de estrategias de mejora de las características analíticas y aplicación de los métodos (automatización, miniaturización etc.), abarcando las técnicas de análisis que tienen un impacto más significativo en biotecnología

Aunque no se trata de requisitos obligatorios, se recomienda disponer de conocimientos sólidos en todas las materias incluidas en los módulos básico, fundamental y profesionalizante y en especial en Técnicas Analíticas Instrumentales.

Las habilidades (competencias específicas) que debe poseer el alumno al finalizar la asignatura están recogidas en los siguientes objetivos específicos:

  1. Adquirir una visión general de las estrategias analíticas utilizadas en análisis de biomoléculas.
  2. Valorar las herramientas que las técnicas de análisis ofrecen para resolver problemas de biotecnología
  3. Analizar métodos bioanalíticos descritos en la literatura científica.
  4. Valorar las estrategias utilizadas para automatizar, simplificar y miniaturizar procesos analíticos, y el papel de los sensores en análisis químico.
  5. Diseñar esquemas de sistemas automatizados básicos.

Además una vez finalizada la asignatura junto con las demás que componen el módulo optativo, el alumno deberá poseer las competencias generales CG1-CG12, de acuerdo a la información recogida en la Memoria de verificación del Grado para las asignaturas de este módulo.

Los resultados de aprendizaje que se pretende alcanzar con los contenidos y planificación de esta asignatura son:

1. Saber explicar los fundamentos, instrumentación y aplicaciones de las técnicas y métodos de análisis instrumental avanzado con mayor relevancia en biotecnología.

2. Conocer el funcionamiento de la instrumentación analítica básica.

3. Evaluar críticamente las ventajas de la automatización en el control analítico de procesos biotecnológicos así como los problemas para su implantación.

4. Reconocer y analizar problemas y plantear estrategias para solucionarlos así como capacidad de analizar, evaluar y comparar alternativas relevantes para alcanzar dichas soluciones.

5. Poner de relieve los puntos clave de un tema, analizando y sintetizando datos e información. 

Los contenidos recogidos en la Memoria del Grado en Biotecnología para esta asignatura son:

Técnicas analíticas espectroscópicas atómicas incluyendo la absorción atómica con atomización electrotérmica y de generación de compuestos volátiles. Espectroscopia de emisión con plasma de radiofrecuencia acoplado por inducción (ICP-OES).Espectrometría de Masas Atómica (ICP-MS). Espectrometría de masas moleculares. Análisis de espectros de masas de moléculas de interés biotecnológico. Espectrometría secuencial de masas MS/MS. Técnicas instrumentales electroanalíticas. Técnicas voltamperométricas. Voltamperometría de redisolución. Técnicas de separación no cromatográficas. Extracción líquido-líquido. Extracción sólido-líquido. Extracción en fase sólida. Técnicas de separación cromatográficas. Cromatografía de fluidos supercríticos. Técnicas utilizadas: gradiente de presión y gradiente de elución. Ventajas e inconvenientes de la CFS frente a HPLC y CG. Técnicas metodologías para la especiación de biomoléculas. Acoplamiento técnicas cromatográficas-técnicas espectroscopia atómica. Fundamentos de la automatización. Sistemas automáticos y automatizados. Clasificación de los analizadores automáticos. Grados de automatización en las etapas del proceso analítico. La automatización en análisis biotecnológico. Análisis por inyección en flujo (FIA). Comparación con la metodología de flujo segmentado. Componentes básicos. Dispersión y factores que le afectan. Modalidades FIA. Aplicaciones al análisis biotecnológico.

Estos se desarrollarán ajustándose al siguiente programa:

Tema 1: Espectrometría de absorción atómica de alta sensibilidad

Introducción. Absorción atómica con atomización electrotérmica: Fundamentos y aplicaciones más relevantes. Técnicas de generación de compuestos volátiles: Generación de hidruros y vapor frío. Preparación muestra para la determinación de compuestos inorgánicos. Aplicaciones en biotecnología.

Tema 2: Espectrometría de emisión atómica

Empleo de plasmas como fuente de excitación. Plasma de radiofrecuencia acoplada por inducción: Características analíticas. Aplicaciones en biotecnología.

Tema 3: Espectrometría de masas  atómica

Conceptos básicos en espectrometría de masas. Componentes de un espectrómetro de masas. El ICP como fuentes de ionización. Interferencias. Análisis por dilución isotópica. Interpretación de espectros de masas. Aplicaciones en biotecnología.  

Tema 4: Espectrometría de masas para biomoléculas

Fundamento fisicoquímico. Métodos de ionización: Fuentes de fase gaseosa y de desorción (Electrospray y MALDI). Analizadores de masa. Detectores. Poder de resolución. Espectrometría secuencial de masas MS/MS. Interpretación de espectros de masas. Determinación de masas y fórmulas moleculares. Información estructural a partir de modelos de fragmentación.

Tema 5: Técnicas electroquímicas avanzadas para Biotecnología

Introducción. Técnicas voltamétricas. Materiales electródicos e instrumentación. Electrodos modificados. Detección electrocatalítica de biomoléculas. Detección electroquímica en flujo.

Tema 6: Separaciones no cromatográficas para la preparación de muestras en biotecnología

Introducción. Intercambio iónico. Extracción en fase sólida. Microextracción en fase sólida.

Tema 7: Separación cromatográfica de biomoléculas.

Requisitos especiales del HPLC en muestras bioquímicas. Separación de péptidos y proteínas. Separación de oligonucleótidos. Separaciones quirales.

Tema 8: Técnicas híbridas para la especiación de biomoléculas

Especiación elemental. Tipos de acoplamientos. Acoplamiento cromatografía de líquidos- ICP-MS. Sistemas multidimensionales de separación. Aplicaciones. Ablación laser acoplado a ICP-MS (LA-ICP-MS) para bioimagen de metales y (metalo)proteínas. Aplicaciones.

Tema 9: Automatización y Miniaturización en Química Analítica

Introducción. Definiciones y conceptos. Objetivos de la automatización en Química Analítica. Automatización de las diferentes etapas del proceso analítico. Analizadores automáticos: clasificación. Analizadores de inyección en flujo (FIA). Miniaturización en Química Analítica.

Tema 10: Sensores químicos y Biosensores

Concepto y clasificación de los sensores químicos. Principios generales de diseño y operación. Sensores de gases. Sensores catalíticos. Inmunosensores. Sensores basados en ácidos nucleicos

El programa de la asignatura se desarrollará a través de:

  • Clases expositivas: Exposición oral con participación de los alumnos. Se utilizarán como recursos didácticos presentaciones informáticas y la pizarra. Se proporcionará al alumno material de apoyo incorporado en el campus virtual de la universidad con el objetivo de que este pueda ampliar y afianzar los conocimientos transmitidos en estas sesiones. Se recomienda asistencia no inferior al 90% de las mismas.
  • Prácticas de Aula: Se propondrán actividades dirigidas a la resolución de cuestiones prácticas que complementen las clases teóricas y permitan consolidar los conocimientos adquiridos. Estas cuestiones serán propuestas a través del campus virtual con suficiente antelación para que los alumnos puedan, de manera individual o en grupo, trabajar sobre ellas para su posterior discusión en clase. La participación en estas sesiones será evaluable.
  • Prácticas de Laboratorio: Se propondrán casos prácticos que deberán ser resueltos en el laboratorio de análisis, con el objetivo de que los estudiantes puedan adquirir las habilidades experimentales necesarias para aplicar métodos de análisis avanzados a la resolución de problemas típicos en el campo de la biotecnología. La asistencia a estas prácticas es obligatoria.
  • Tutorías grupales: Reuniones con los estudiantes para discutir aspectos y cuestiones concretas relacionadas con la materia, en las que estos podrán realizar sugerencias de temas a discutir, así como plantear sus dudas acerca de la materia impartida hasta el momento.
  • Sesiones de evaluación: Se realizará una prueba escrita sobre los contenidos teórico-prácticos de la asignatura.

De forma excepcional, si las condiciones sanitarias lo requieren, se podrán incluir actividades de docencia no presencial. En cuyo caso, se informará al estudiantado de los cambios efectuados

En la siguiente tabla se resumen las diferentes actividades a desarrollar, así como el número de horas estimado para cada una de ellas.

MODALIDADES

Horas

%

Totales

Presencial

Clases Expositivas

29

19.3

60

Práctica de aula / Seminarios / Talleres

14

9.3

Prácticas de laboratorio / campo / aula de informática / aula de idiomas

10

6.7

Prácticas clínicas hospitalarias

Tutorías grupales

4

2.7

Prácticas Externas

Sesiones de evaluación

3

2

No presencial

Trabajo en Grupo

15

10

90

Trabajo Individual

75

50

Total

150

Convocatoria Ordinaria: Para la evaluación de la asignatura se tendrán en cuenta los siguientes aspectos con la ponderación que se indica:

  • Valoración de la actitud, participación y trabajo desarrollado por el estudiante en las prácticas de aula y tutorías grupales, que constituirá un 10% de la calificación final
  • Valoración de la actitud, participación y resultados obtenidos en las prácticas de laboratorio, constituirá un 10% de la nota final.
  • La prueba final escrita, en la que se valorarán los conocimientos adquiridos, capacidad de síntesis, de correlación de conceptos y de resolución de problemas, tendrá un peso del 80% en la nota final de la asignatura.

Para superar la asignatura es necesario obtener un mínimo de 4 puntos (en una escala de 0 a 10) en cada uno de los aspectos señalados.

Convocatoria Extraordinaria: Para poder superar la asignatura en alguna de las convocatorias extraordinarias se realizará una única prueba escrita cuya valoración constituirá el 100% de la calificación de la misma. 

De forma excepcional, si las condiciones sanitarias lo requieren, se podrán incluir métodos de evaluación no presencial. En cuyo caso, se informará al estudiantado de los cambios efectuados.

  • Principios de Análisis Instrumental. 7ª edición. D.A. Skoog, F. J. Holler, S.R. Crouch.  Cengage Learning  2018 . ISBN: 9786075266558.
  • Mass Spectrometry. A textbook. 2nd Edition. J.H. Gross. Springer 2011. ISBN-10 : 3642107095.
  • Bioanalytical Chemistry. S.R. Mikkelsen, E. Cortón. John Wiley & Sons 2004
  • Separation methods in Proteomics.Ed gary B. Smejkal y Alexander Lazzareu. CRC press 2006