Doctorado
  1. Química inorgánica  1.1. Química de coordinación  1.1.1. Teoría del campo de ligandos  1.1.2. Teoría del campo de cristales  1.1.3. Teoría del Orbital Molecular para Compuestos de Coordinación  1.1.4. Estabilidad de los compuestos de coordinación  1.1.5. Espectros electrónicos de compuestos de coordinación  1.1.6. Isomería en Compuestos de Coordinación  1.1.7. Cinética y mecanismo de reacciones de coordinación  1.2. Química Organometálica  1.2.1. Carbonilos Metálicos  1.2.2. Alquilo y arilo metálico  1.2.3. Carbenos de Fischer y Schrock  1.2.4. Añadido Oxidativo y Eliminación Reductiva  1.2.5. Hidruros Metálicos  1.2.6. Catalysis por compuestos organometálicos  1.2.7. Metalocénicos y Complejos Sandwich  1.2.8. CH activation  1.3. Química del estado sólido  1.3.1. Estructuras y redes cristalinas  1.3.2. Teoría de bandas y propiedades eléctricas  1.3.3. Defectos en el cristal  1.3.4. Síntesis de materiales en estado sólido  1.3.5. Propiedades magnéticas y ópticas de los sólidos  1.3.6. Superconductividad  1.3.7. Ionics de estado sólido  1.4. Química bio-inorgánica  1.4.1. Metaloproteínas y enzimas  1.4.2. Transporte y almacenamiento de iones metálicos  1.4.3. El papel de los metales en la medicina  1.4.4. Catalización bioinspirada  1.4.5. Interacciones Metal-ADN  1.4.6. Complejos metálicos en la ciencia médica  1.5. Lantánidos y actínidos  1.5.1. Configuración electrónica y estados de oxidación en lantánidos y actínidos  1.5.2. Propiedades Espectrales y Magnéticas en Lantánidos y Actínidos  1.5.3. Separación y Extracción de Lantánidos y Actínidos  1.5.4. Química de coordinación de los elementos del bloque f  1.6. Main Group Chemistry  1.6.1. Química de los compuestos de boro  1.6.2. Química de los compuestos de silicio y germanio  1.6.3. Química de los Compuestos de Fósforo y Azufre  1.6.4. Química organosilícica  1.6.5. Química de Gases Nobles
  2. Química orgánica  2.1. Mecanismo de reacción  2.1.1. Reacciones de sustitución nucleofílica  2.1.2. Reacciones de adición y sustitución electrofílica  2.1.3. Reacciones de eliminación  2.1.4. Reacciones de reordenamiento  2.1.5. Reacciones radicales  2.1.6. Reacciones Pericíclicas  2.1.7. Reacciones fotoquímicas  2.2. Estereoscópico  2.2.1. Quiralidad y actividad óptica  2.2.2. Análisis estructural  2.2.3. Efectos estereolectrónicos  2.2.4. Síntesis asimétrica  2.2.5. Estereoquímica dinámica  2.3. Química Organometálica en la Síntesis Orgánica  2.3.1. Reactivos de organolitio y organomagnesio  2.3.2. Reacciones de acoplamiento catalizadas por metales de transición  2.3.3. Reacciones catalizadas por paladio  2.3.4. Metátesis de olefinas  2.3.5. Catalización de oro y plata  2.4. Química de productos naturales  2.4.1. Alcaloides y terpenoides  2.4.2. Esteroides y Flavonoides  2.4.3. Síntesis total de productos naturales  2.4.4. Biosíntesis de productos naturales  2.5. Química Supramolecular  2.5.1. Química huésped-invitado  2.5.2. Autoensamblaje y reconocimiento molecular  2.5.3. Catalisis Supramolecular  2.5.4. Máquinas moleculares
  3. Química Física  3.1. T termodinámica  3.1.1. Leyes de la Termodinámica  3.1.2. Potencial Químico y Equilibrio  3.1.3. Termodinámica estadística  3.1.4. Termodinámica de no equilibrio  3.2. Química Cuántica  3.2.1. Ecuación de Schrödinger y sus aplicaciones  3.2.2. Teoría de orbitales moleculares  3.2.3. Teoría del funcional de la densidad  3.2.4. Métodos post-Hartree–Fock  3.3. Cinética química  3.3.1. Teoría de la velocidad de reacción  3.3.2. Mechanism and rate laws  3.3.3. Catalisis y cinética enzimática  3.3.4. Dinámica de reacción  3.4. Espectroscopía y estructura molecular  3.4.1. Espectroscopia Infrarroja  3.4.2. Espectroscopia UV-visible  3.4.3. Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear  3.4.4. Espectrometría de Masas  3.4.5. Espectroscopía Raman  3.5. Química de Superficies y Coloides  3.5.1. Absorción y Catálisis  3.5.2. Surfactantes y micelas  3.5.3. Estabilidad Coloidal  3.5.4. Nanomateriales e Interfaces
  4. Química analítica  4.1. Cromatografía  4.1.1. Cromatografía de Gases  4.1.2. Cromatografía Líquida de Alta Eficiencia  4.1.3. Cromatografía en Capa Fina  4.1.4. Cromatografía iónica  4.2. Técnicas electroanalíticas  4.2.1. Voltametría y Polarografía  4.2.2. Conductometría y potenciometría  4.2.3. Colometría  4.3. Métodos Espectroscópicos  4.3.1. Espectroscopía de absorción atómica  4.3.2. Espectroscopía de Fluorescencia  4.3.3. Difracción de rayos X  4.3.4. Espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica  4.4. Quimiometría  4.4.1. Procesamiento de datos y métodos estadísticos  4.4.2. Análisis multidisciplinario  4.4.3. Aprendizaje Automático en Química Analítica
  5. Química Teórica y Computacional  5.1. Simulación de dinámica molecular  5.2. Métodos de química cuántica  5.3. Diseño de fármacos computacional  5.4. Aprendizaje automático en química  5.5. Dinámica molecular ab initio
  6. Biofísica y Química Medicinal  6.1. Descubrimiento y diseño de fármacos  6.2. Cinética enzimática e inhibición  6.3. Enfoque de biología química  6.4. Interacciones proteína-ligando  6.5. Química bioortogonal
  7. Química de materiales  7.1. Química de polímeros  7.1.1. Mecanismo de polimerización  7.1.2. Polímeros Funcionales  7.1.3. Polímero Biodegradable  7.1.4. Polímeros conductores y semiconductores  7.2. Nanoquímica  7.2.1. Nanopartículas y nanoestructuras  7.2.2. Nanomateriales basados en carbono  7.2.3. Quantum dots  7.3. Química Energética y Ambiental  7.3.1. Química de Baterías y Pilas de Combustible  7.3.2. Química verde y materiales sostenibles  7.3.3. Fotocatálisis

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Biofísica y Química Medicinal


La biofísica y la química medicinal se definen como el estudio de los productos químicos y sus propiedades físicas, así como las interacciones que tienen con los sistemas biológicos en el contexto de la medicina. Este campo cierra la brecha entre la química física y la biología, desempeñando un papel vital en el desarrollo de medicamentos. Los temas en este dominio abarcan aspectos diversos como la estructura de proteínas, la cinética enzimática, la termodinámica y la interacción entre los fármacos y las membranas biológicas.

Comprensión de la química biofísica

La química biofísica se centra en la aplicación de los principios de la química física para entender la estructura, dinámica e interacciones de las moléculas biológicas. En esencia, combina los principios de la física y la química física con sistemas biológicos.

Las técnicas biofísicas clásicas incluyen:

  • Cristalografía
  • Resonancia Magnética Nuclear (RMN)
  • Espectrometría de Masas
  • Espectroscopía de Fluorescencia

Todas estas metodologías se utilizan para estudiar la estructura y la dinámica de proteínas, ácidos nucleicos, membranas y otros complejos biológicos.

Plegamiento y dinámica de proteínas

El proceso por el cual una estructura proteica asume su forma funcional se conoce como plegamiento de proteínas. Las proteínas están compuestas por largas cadenas de aminoácidos y pueden plegarse en estructuras tridimensionales específicas que determinan su función.

        // Fórmula básica para representar la estabilidad del plegado proteico
        ΔG = ΔH – TΔS

Aquí, ΔG es el cambio en la energía libre de Gibbs, ΔH es el cambio en la entalpía, T es la temperatura, y ΔS es el cambio en la entropía.

Vías de plegamiento de proteínas

Cinética enzimática

Las enzimas son catalizadores biológicos que aceleran las reacciones químicas. Comprender la cinética de la catálisis enzimática ayuda a diseñar inhibidores con fines terapéuticos. La ecuación de Michaelis-Menten es una ecuación fundamental en la cinética enzimática.

        v = (Vmax [s]) / (km + [s])

En esta ecuación, v es la velocidad de la reacción, Vmax es la velocidad máxima, [S] es la concentración de sustrato, y Km es la constante de Michaelis.

Curva de saturación enzimática

El papel de la química medicinal

La química medicinal implica el diseño, desarrollo y síntesis de compuestos medicinales. El objetivo de este campo es descubrir nuevos medicamentos y mejorar la eficiencia y seguridad de los ya existentes. Incluye varias sub-disciplinas como la farmacocinética, farmacodinamia y toxicología.

Interacciones fármaco-objetivo

Los fármacos ejercen sus efectos interactuando con objetivos biológicos específicos, generalmente proteínas o ácidos nucleicos. Comprender estas interacciones a nivel molecular es importante para el desarrollo de medicamentos.

Considere la interacción entre un fármaco y una enzima. La unión puede describirse mediante la ecuación:

        [e] + [s] ⇌ [es] → [e] + [p]

donde [E] es la enzima, [S] es el sustrato o fármaco, [ES] es el complejo enzima-sustrato, y [P] es el producto.

Enzimas Medicina

Relación cuantitativa estructura-actividad (QSAR)

Los modelos QSAR predicen la actividad de los compuestos químicos en función de su estructura química. Este enfoque ayuda a identificar candidatos prometedores para medicamentos.

Un modelo QSAR simple puede representarse como:

        Actividad = a + bX + cY + dZ

donde a, b, c, y d son constantes, y X, Y, y Z son descriptores derivados de la estructura química.

Integración en el descubrimiento de medicamentos

La interrelación entre la biofísica y la química medicinal es vital en el descubrimiento moderno de fármacos. La integración de estos campos ayuda a comprender los mecanismos detallados mediante los cuales los medicamentos ejercen su acción, metabolismo y toxicidad.

Considere el proceso de optimización del plomo, donde los candidatos a medicamentos potenciales se refinan para mejorar su eficacia y perfil de seguridad. Involucra un proceso cíclico de diseño, síntesis, prueba y análisis.

Técnicas de química computacional

En la investigación biomédica actual, las técnicas de química computacional facilitan la comprensión y predicción de interacciones moleculares y propiedades. Algunos de los métodos ampliamente utilizados incluyen:

  • Simulación de dinámica molecular
  • Estudios de acoplamiento
  • Cálculos de química cuántica

Estas técnicas proporcionan información sobre la flexibilidad estructural de las moléculas, afinidad de unión a objetivos biológicos y propiedades electrónicas de los medicamentos.

Conclusión

La biofísica y la química medicinal sirven como un pilar fundamental en la elucidación de los mecanismos bioquímicos y el desarrollo de agentes terapéuticos. Comprender la interacción entre la dinámica molecular, las relaciones estructura-actividad y las interacciones fármaco-objetivo es crucial para los avances en salud y medicina.


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