Convocatoria

La Academia Nacional de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales (ANCEFN), en el marco de la X Semana de la Ciencia y la Tecnología del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva organizó el Seminario “Metales en Sistemas Biológicos”. En una jornada de 6 horas de duración se pretendió brindar a la sociedad una visión actual de una problemática fuertemente interdisciplinaria ubicada en la interfase entre la Química inorgánica y la Bioquímica, discutiéndose el origen y especificidad de los iones metálicos en sistemas biológicos; así como las principales funciones en las que participan metales y otros sistemas inorgánicos. Asimismo, se analizaron algunos aspectos toxicologicos de contaminantes metalicos y algunos problema biomedicos relacionados a metales.

Programa

I.1. Introducción general a la problemática y sus vinculaciones a otros temas de la Química y la Biología. Aspectos generales: ideas acerca del origen y la especificidad de los iones metálicos en sistemas biológicos. Captación y transformación de los “elementos-traza” por parte de los seres vivientes. Principales funciones biológicas en las que participan metales y otros sistemas inorgánicos. Estado entático y sus consecuencias. Propiedades generales de los sistemas bioinorgánicos. Algunas nociones acerca de bioenergía. Importancia de los estudios con “modelos” en sistemas biológicos.

II.1. Química bioinorgánica del hierro. Transporte de oxígeno: aspectos termodinámicos, estructurales y cinéticos. Hemoglobina y mioglobina. Efecto cooperativo. Citocromos. Peroxidasas y catalasas. Haloperoxidasas. Proteínas de Fe/S. Sistemas conteniendo unidades Fe-O-Fe. Hemeritrinas. Otros ejemplos. Transporte y acumulación de hierro. Ferritina y hemosiderina.

II.2. Activación biológica de oxígeno y nitrógeno. Similitudes y diferencias. Consecuencias de la activación.

II.3. Química bioinorgánica del cobre y el zinc. Características estructurales y electrónicas de algunos sistemas representativos conteniendo esos metales. Aspectos mecanísticos en la acción de los mismos. Oxidasas, transportadores de electrones, superóxido-dismutasas, hemocianinas, tirosinasa, anhidrasa carbónica, carboxipeptidasas y sistemas relacionados. “Dedos”de zinc.

II.4. Química bioinorgánica del molibdeno. Enzimas conteniendo el cofactor de molibdeno. Nitrogenasas y fijación de nitrógeno. Cofactor de hierro y molibdeno. Nitrogenasas alternativas.

II.5. Química bioinorgánica del cobalto. Vitamina B12 y sistemas relacionados. Mecanismos biológicos que involucran la participación de radicales libres. Glucosa isomerasa.

II.6. Química bioinorgánica de los elementos vanadio, cromo, manganeso y níquel. Ejemplos de sistemas biológicos conteniendo esos metales. Haloperoxidasas. Factor de tolerancia a la glucosa. Ureasa. Hidrogenasas. Manganeso en sistemas fotoquímicos.

II.7. Química bioinorgánica de los metales alcalinos y alcalino-térreos. Transporte de esos iones a través de membranas. Funciones específicas de estos elementos. Clorofila y fotosíntesis. Biomineralización: características generales y consecuencias. Discusión de algunos ejemplos típicos. Apatitas biológicas. Tejidos duros de mamíferos.

III.1. Mecanismos de defensa y detoxificación. Metalotioneínas y sistemas relacionados. Bioalquilación.

III.2. Aspectos toxicológicos de algunos contaminantes metálicos típicos: mercurio, cadmio, plomo, talio, berilio, aluminio. Elementos radiactivos. Acumulación de elementos esenciales.

III.3. Algunos problemas bio-médicos relacionados a metales. Química Inorgánica Medicinal: nuevos enfoques, posibilidades y perspectivas. Suplementación de elementos-traza esenciales. Remoción de elementos tóxicos (Quelatoterapias). Aplicación de quelatoterapias en el tratamiento de diversas enfermedades y desórdenes asociados a desequilibrios metálicos (enfermedad de Wilson, acumulación de hierro, mal de Alzheimer y otros desórdenes neurológicos). Nuevos metalofármacos.

IV. Conclusiones generales. Problemas actuales y perspectivas futuras.

Bibliografía básica recomendada

E.J. Baran, “Química Bioinorgánica”, McGraw Hill Interamericana de España S.A., Madrid, 1995.

J.S. Casas, V. Moreno, A. Sánchez, J.L. Sánchez & J. Sordo: “Química Bioinorgánica”, Ed. Síntesis, Madrid, 2002.

J.J.R. Fraústo de Silva & R.J.P. Williams: “The Biological Chemistry of the Elements”, Clarendon Press, Oxford, 1991.

N.N. Hughes: “The Inorganic Chemistry of Biological Processes” 2nd.Edit., J.Wiley, New York, 1981.

S.J. Lippard & J.M. Berg: “Principles of Bioinorganic Chemistry”, University Science Books, Mill Valley, 1994.

E.I. Occhiai: “Química Bioinorgánica. Una Introducción”, Ed.Reverté, Barcelona, 1982.

R.M. Roat-Malone: “Bioinorganic Chemistry. A Short Course”, Wiley, Hoboken-NJ, 2002.

Curricula de Profesores

Datos curriculares del responsable del dictado del Seminario

Enrique J. Baran. Licenciado (1964) y Dr. en Química (1967) de la UNLP. Formación post-doctoral en Alemania, Universidad de Göttingen (1968-70) y Universidad de Dortmund (1974), bajo la dirección del Prof. Achim Müller siendo, en ambas oportunidades, becario de la Fundación Alexander von Humboldt. Profesor Adjunto (1970-80), Profesor Asociado (1980) y Profesor Titular (1981-2005) de Química Inorgánica en la Facultad de Ciencias Exactas de la UNLP. Profesor Emérito (2009) y Graduado Ilustre (2010) de la UNLP. Profesor Visitante en Universidades de Alemania, Colombia, España y Uruguay. Miembro de la Carrera del Investigador Científico del CONICET (1970-2012) siendo desde 1993 Investigador Superior. Académico Titular de la Academia Nacional de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales (1996) y de la Academia de Ciencias para el Mundo en Desarrollo-TWAS (1997). Autor de más de 700 trabajos originales de investigación y del primer libro de texto sobre Química Bioinorgánica editado en lengua española (Madrid, 1995). Principales temas de trabajo: Química Inorgánica y Bioinorgánica, Química Inorgánica Medicinal, Química del Estado Sólido. Principales distinciones obtenidas: Premio Rafael A. Labriola-AQA (1982), Premio KONEX de Platino en Fisicoquímica y Química Inorgánica (1993); Premio ANCEFN-Hans J. Schumacher (1993); TWAS-Award in Chemistry (1996); Premio Horacio Damianovich-AQA (2004); Edición de un número especial del Journal of the Argentine Chemical Society-AQA en su homenaje (2009).