Memoria ID11-159. Ayudas de la Universidad de Salamanca para la innovación docente, curso 2011-2012

López Pérez, José Luis

Olmo Fernández, Esther del

Peláez Lamamié de Clairac Arroyo, Rafael

Spanish

Memoria ID11-159. Ayudas de la Universidad de Salamanca para la innovación docente, curso 2011-2012.Para llevar a cabo este proyecto se seleccionaron un conjunto de "casos" de modelado molecular (manipulación de modelos virtuales 3D de moléculas orgánicas) cuyo estudio se abordó en las clases prácticas de cada una de las asignaturas impartidas por los Profesores firmantes de este proyecto. Estos profesores imparten docencia en asignaturas asignadas al Departamento de Química Farmacéutica de la Facultad de Farmacia. Se ha realizado una distribución coherente de los ejercicios para las distintas asignaturas del segundo curso y más complejos para asignaturas de cursos superiores. Estos ejercicios de adaptaron a los contenidos del temario de cada una de las asignaturas. La selección se ha hecho de forma muy meticulosa para que resulten complementarios de las clases magistrales. Los ejercicios seleccionados fueron realizados previamente por los profesores firmantes del proyecto con el fin de poder escribir una guía del protocolo de las clases prácticas y conocer de antemano los resultados obtenidos. Se determinó el tiempo que un alumno medio precisaría para su realización. De esta manera fue posible ajustarse a la duración de las clases prácticas y asignar de forma real créditos ECTS. En la guía del protocolo de la práctica se establecen los resultados parciales y el resultado final. De esta manera, el alumnos sabe en todo momento si el proceso que sigue durante la realización de las prácticas es correcto. Cada uno de los ejercicios de estas guías de prácticas van precedidos de una breve introducción y el objetivo de la práctica

Gestion del Repositorio Documental de la Universidad de Salamanca

  Memoria	  del	  Proyecto	  de	  Innovación	  Docente	  ID-­‐11/159	  	  	  	  	  	  	  Título	  del	  Proyecto	  Innovación	  Educativa	  en	  la	  Enseñanza	  del	  Diseño	  de	  Fármacos	  en	  el	  Grado	  y	  en	  el	  Máster	  de	  Farmacia	  	  	  	  	  Firmantes	  del	  proyecto	  	   Investigador	  principal:	  José	  Luis	  López	  Pérez	  	   Colaboradores:	  Esther	  del	  Olmo	  Fernández,	  Rafael	  Peláez	  Lamamie	  de	  Clairac	  	  	  Sitio	  web	  con	  contenidos	  del	  proyecto	  desarrollado:	  	  http://farmacoquimica.usal.es/farmacoquimica	  	    2 1.	  Introducción	  Los	   sistemas	   gráficos	   de	   los	   ordenadores	   permiten	   representar	   modelos	   moleculares	  tridimensionales	  interactivos	  que	  resultan	  muy	  útiles	  para	  la	  enseñanza	  de	  la	  Química	  y	  de	  la	  Farmacología	   a	   nivel	   molecular.	   Internet	   posibilita	   el	   acceso	   a	   esta	   información	   desde	  cualquier	   lugar	   y	   en	   cualquier	  momento.	   La	   combinación	   de	   estas	   dos	   herramientas	   resulta	  mucho	   más	   potente	   que	   los	   libros,	   las	   diapositivas	   o	   las	   trasparencias	   o	   el	   empleo	   de	  dispositivos	   electrónicos	   modernos	   para	   la	   enseñanza	   de	   los	   aspectos	   estructurales	   de	   las	  moléculas.	  Sin	  el	  empleo	  de	  estas	  herramientas,	  la	  enseñanza	  de	  asignaturas	  como	  la	  Química	  Farmacéutica	   y	   otras	  materias	   afines	   resulta,	   desde	   nuestro	   punto	   de	   vista,	   una	   enseñanza	  obsoleta	  y	  caduca	  hoy	  día.	  Mediante	  las	  subvenciones	  por	  parte	  del	  Vicerrectorado	  de	  Docencia	  de	  la	  Universidad	  de	  Salamanca	  de	  distintos	  proyectos	  de	  innovación,	  este	  grupo	  de	  trabajo	  ha	  desarrollando	  un	  tutorial	  hipermedia	  muy	  interactivo	  disponible	  en	  la	  red.	  Los	  contenidos	  se	  han	  ampliado	  de	  forma	   paulatina.	   Se	   ha	   empleado	   en	   la	   docencia	   tanto	   del	   Grado	   como	   de	   Posgrado	   en	   los	  últimos	   años	   sin	   coste	   alguno	   para	   nuestro	   Departamento.	   También	   ha	   sido	   utilizado	   para	  impartir	  distintos	  cursos	  de	  postgrado	  en	  varias	  Universidades	  Latinoamericas	  [Universidad	  de	  la	  República	  (Uruguay),	  Universidad	  R.	  Wiener	  (Perú),	  Universidad	  de	  Panamá	  (Panamá),	  entre	  otras]	  por	  profesores	  de	  nuestro	  Departamento.	  Debido	   a	   contínuos	   cambios	   en	   las	   tecnologías	   de	   la	   información,	   nos	   vemos	   en	   la	  necesidad	  de	  hacer	  modificaciones	  constantes	  para	  mantener	  el	  tutorial	  operativo.	  Además,	  se	  han	  implementado	  nuevos	  contenidos	  en	  el	  curso	  de	  este	  proyecto.	  Mediante	  la	  realización	  del	  proyecto,	  se	  han	  alcanzado	  los	  objetivos	  planteados.	  	  2.	  Metodología	  de	  trabajo	  	  Para	   llevar	   a	   cabo	   este	   proyecto	   se	   seleccionaron	   un	   conjunto	   de	   “casos”	   de	   modelado	  molecular	   (manipulación	   de	   modelos	   virtuales	   3D	   de	   moléculas	   orgánicas)	   cuyo	   estudio	   se	  abordó	   en	   las	   clases	   prácticas	   de	   cada	   una	   de	   las	   asignaturas	   impartidas	   por	   los	   Profesores	  firmantes	   de	   este	   proyecto.	   Estos	   profesores	   imparten	  docencia	   en	   asignaturas	   asignadas	   al	  Departamento	   de	   Química	   Farmacéutica	   de	   la	   Facultad	   de	   Farmacia.	   Se	   ha	   realizado	   una	  distribución	   coherente	   de	   los	   ejercicios	   para	   las	   distintas	   asignaturas,	   de	   acuerdo	   a	   la	  complejidad,	  seleccionando	  los	  ejercicios	  más	  sencillos	  para	  la	  asignatura	  del	  segundo	  curso	  y	  más	   complejos	   para	   asignaturas	   de	   cursos	   superiores.	   Estos	   ejercicios	   se	   adaptaron	   a	   los	  contenidos	  del	  temario	  de	  cada	  una	  de	  las	  asignatura.	  La	  selección	  se	  ha	  hecho	  de	  forma	  muy	  meticulosa	  para	  que	  resulten	  complementarios	  de	  las	  clases	  magistrales.	  	    3 	   Los	  ejercicios	  seleccionados	  fueron	  realizados	  previamente	  por	   los	  profesores	  firmantes	  del	   proyecto	   con	   el	   fin	   de	   poder	   escribir	   una	   guía	   del	   protocolo	   de	   las	   clases	   prácticas	   y	  conocer	  de	  antemano	  los	  resultados	  obtenidos.	  Se	  determinó	  el	  tiempo	  que	  un	  alumno	  medio	  precisaría	  para	  su	  realización.	  De	  esta	  manera	  fue	  posible	  ajustarse	  a	  la	  duración	  de	  las	  clases	  prácticas	  y	  asignar	  de	  forma	  real	  créditos	  ECTS.	  	  	   En	  la	  guía	  del	  protocolo	  de	  la	  práctica	  se	  establecen	  los	  resultados	  parciales	  y	  el	  resultado	  final.	  De	   esta	  manera,	   el	   alumno	   sabe	  en	   todo	  momento	   si	   el	   proceso	  que	   sigue	  durante	   la	  realización	  de	  las	  prácticas	  es	  correcto.	  Cada	  uno	  de	  los	  ejercicios	  de	  estas	  guías	  de	  prácticas	  van	   precedidos	   de	   una	   breve	   introducción	   y	   el	   objetivo	   de	   la	   práctica.	   A	   continuación	   se	  describe	  el	  protocolo	  a	  seguir.	  Al	   final	  de	  cada	  uno	  de	   los	  ejercicios	  se	  adjunta	   la	  bibliografía	  más	  relevante.	  	  3.	  Recursos	  empleados	  Además	   de	   revistas	   de	   la	   especialidad	   que	   han	   sido	   consultadas,	   fundamentalmente	   los	  ejercicios	  de	  las	  clases	  prácticas	  se	  han	  desarrollado	  a	  partir	  de	  los	  ejemplos	  recomendados	  en	  revistas	   especializadas	   en	   educación	   química	   y	   especialmente	   el	   Journal	   of	   Chemical	  Education.	  Otro	  libro	  muy	  apropiado	  para	  el	  desarrollo	  de	  prácticas	  de	  esta	  naturaleza	  se	  titula	  “The	  Molecular	  Modeling	  Workbook	  for	  Organic	  Chemistry”,	  por	  J.	  H.	  Warren,	  Wavefunction,	  Inc,	  Irving,	  California,	  USA,	  disponible	  en	  la	  biblioteca	  del	  Departamento.	  Para	   la	  generación	  y	  cálculo	  de	  estructura	  y	  propiedades	  se	  ha	  utilizado	  el	  programa	  Spartan,	  una	  aplicación	  comercial	  de	  uso	  muy	  amigable	  que	  facilita	  el	  aprendizaje	  por	  parte	  de	  los	  estudiantes	   (http://www.wavefun.com/).	  También	  permite	   la	   importación,	  visualización	  y	  conversión	   de	   estructuras	   a	   partir	   de	   bases	   de	   datos	   virtuales.	   En	   la	   figura	   de	   la	   portada	  aparece	  recogida	  una	  aplicación	  desarrollada	  por	  este	  equipo	  de	  trabajo	  que	  permite	  dibujar	  las	   estructuras	   en	   2	   dimensiones	   y	   transformarlas	   en	   un	   archivo	   de	   texto	   capaz	   de	   ser	  interpretado	  por	  muchas	  aplicaciones	  de	   la	  especialidad.	  Este	  código	  puede	  ser	   interpretado	  posteriormente	   por	   aplicaciones	   como	   “Corina”	   que	   transforman	   estructuras	   2D	   en	  estructuras	  tridimensionables	  con	  geometrías	  razonables.	  (Véase	  la	  figura	  que	  aparece	  al	  final	  de	  este	  informe:	  una	  molécula	  de	  un	  esteroide	  dibujada	  en	  2D	  se	  ha	  transformado	  mediante	  la	  aplicación	  “Corina”	  en	  una	  estructura	  3D).	  Para	  la	  visualización	  de	  los	  resultados	  obtenidos	  se	  ha	  utilizado	  Jmol,	  una	  aplicación	  de	  libre	   disposición	   que	   permite	   visualizar	   y	   manipular	   modelos	   tridimensionales,	   tanto	   de	  pequeñas	   moléculas,	   como	   de	   macromoléculas,	   además	   de	   los	   complejos	   de	   ambos.	   Esta	    4 aplicación	   permite	   generar	   animaciones	   a	   modo	   de	   películas	   que	   facilitan	   enormemente	   el	  aprendizaje.	  Para	   editar	   los	   archivos	   de	   texto	   que	   contienen	   la	   definición	   de	   las	   estructuras	  tridimensionales	  y	   llegar	  a	  comprender	  el	   formato	  de	  definición	  de	  una	  proteína	  en	   formato	  PDB	  se	  utiliza	  el	  editor	  de	  texto	  BBedit.	  Los	   autores	   de	   este	   proyecto	   han	   diseñado	   y	   elaborado	   en	   colaboración	   con	   el	  Departamento	  de	  Informática	  y	  Automática	  de	  Ingeniería	  Técnica	  en	  Informática	  de	  Sistemas	  de	   la	   Facultad	   de	   Ciencias	   de	   la	  Universidad	   de	   Salamanca	   una	   herramienta	   basada	   en	   Java	  que	  permite	   realizar	  búsquedas	  por	   farmacóforo	  y	  analizar	   fácilmente	   resultados	  de	   cribado	  masivo	  y	  docking.	  Esta	  herramienta	  ha	  permitido	  a	  los	  estudiantes	  familiarizarse	  con	  este	  tipo	  programas	  informáticos,	  que	  habitualmente	  son	  comerciales	  y	  no	  accesibles	  para	  la	  docencia.	  	  4.	  Organización	  de	  tareas	  El	   proyecto	   planteado	   ha	   sido	   ejecutado	   por	   todos	   los	   firmantes	   del	   proyecto	   de	   forma	  coordinada.	  Cada	  uno	  de	   los	  profesores	  se	  encargó	  de	   integrar	  de	   la	  forma	  más	  conveniente	  posible	  los	  nuevos	  materiales	  didácticos	  en	  la	  asignatura	  que	  imparte.	  Mediante	  reuniones	  de	  coordinación	  por	  los	  firmantes	  del	  proyecto,	  se	  analizó	  todo	  el	  trabajo	  desarrollado	  para	  evitar	  duplicidades	  y	  subsanar	  posibles	  deficiencias.	  En	  años	  posteriores	  se	  podrá	  analizar	  el	  impacto	  que	  estas	  prácticas	  tendrán	  en	  la	  docencia.	  	  5.	  Calendario	  de	  ejecución	  Los	   firmantes	  del	  proyecto	  han	  seleccionado	  ejemplos	  de	  modelado	  molecular	  acordes	  a	   los	  contenidos	   de	   los	   programas	   de	   las	   asignaturas	   donde	   se	   han	   implementando,	   Química	  Orgánica	   II,	  Química	   Farmacéutica	   II,	   Farmacoquímica	  Molecular	   en	  el	  Grado	  de	   Farmacia,	   y	  Farmacoquímica	   del	   Diseño	   en	   el	   Master.	   Se	   ha	   optado	   por	   un	   desarrollo	   progresivo	   de	  manera	  que	  las	  prácticas	  desarrolladas	  contribuyan	  a	  un	  aprendizaje	  paulatino	  en	  el	  campo	  del	  modelado	  molecular.	  Durante	   este	   curso	   académico,	   las	   prácticas	   desarrolladas	   se	   han	   implementado	   de	  forma	   experimental;	   la	   experiencia	   acumulada	   y	   el	   debate	  mantenido	   por	   los	   firmantes	   del	  proyecto	  ha	  permitido	  plantear	  algunas	  modificaciones	  que	  se	   implementarán	  en	  el	  próximo	  curso	  académico	  y	  que	  sin	  duda,	  supondrán	  una	  mejora	  sustancial.	  La	   puésta	   en	  marcha	   de	   estas	   prácticas	   en	   el	   presente	   curso	   académico	   ha	   servido	  para	  estimar	  de	  una	  manera	  más	  concisa	  la	  temporización	  adecuada	  de	  la	  realización	  de	  cada	    5 una	  de	  las	  prácticas.	  Se	  trata	  de	  determinar	  el	  tiempo	  global	  que	  el	  alumno	  requerirá	  para	  la	  ejecución	  de	  cada	  uno	  de	  los	  ejercicios.	  Para	   la	  cuantificación	  crediticia	  se	  tiene	  en	  cuenta	  el	  tiempo	  necesario	  para	  la	  lectura	  de	  los	  guiones,	  eventualmente	  para	  la	  consulta	  en	  el	  manual	  de	  la	  aplicación	  de	  las	  tareas	  a	  realizar	  y	  por	  último	  el	  tiempo	  suficiente	  para	  que	  el	  estudiante	  escriba	   un	   resumen	   que	   le	   permita	   recordar	   la	   tarea	   realizada.	   De	   esta	   manera	   se	   han	  cuanatificado	  los	  contenidos	  de	  las	  clases	  prácticas	  en	  forma	  de	  ECTS.	  	  6.	  Contenidos	  desarrollados	  Química	  Orgánica	  II	  -­‐Cómo	  trabajar	  con	  el	  Modelado	  Molecular	  	  -­‐Construcción	  de	  moléculas	  sencillas:	  piridina,	  furano,	  tiofeno,	  pirrol.	  -­‐Medición	  de	  distancias	  atómicas,	  ángulos	  de	  enlace,	  ángulos	  de	  torsión	  -­‐Análisis	  conformacional	  -­‐Cálculo	   de	   diferentes	   estados	   de	   transición	   de	   una	   reacción	   de	   Diels-­‐Alder	   y	  comparación	  de	  la	  energía	  de	  los	  posibles	  aductos.	  	  -­‐Química	  Farmacéutica	  -­‐Generación	   de	   fármacos	   importantes:	   morfina,	   colesterol,	   etc…	   Estas	   moléculas	   de	  gran	   importancia	   biológica	   poseen	   estructuras	   tridimensionales	   complejas,	   por	   lo	   que	   su	  visualización	  y,	  sobre	  todo,	  la	  manipulación	  interactiva	  en	  3D	  por	  parte	  de	  los	  alumnos	  mejora	  notablemente	   la	   comprensión	   de	   los	   elementos	   estructurales	   que	   definen	   su	   actividad.	  Posteriormente	  estos	  elementos	  se	  incorporan	  en	  un	  farmacóforo	  para	  realizar	  búsquedas.	  -­‐Análisis	  conformacional	  de	  la	  acetil-­‐colina	  con	  el	  fin	  de	  determinar	  la	  conformación	  de	  más	   baja	   energía	   para	   su	   posterior	   comparación	   con	   la	   de	   análogos	   rígidos	   con	   actividad	  muscarínica	  -­‐Generación	  de	  análogos	  rígidos	  y	  semirrígidos	  de	  la	  acetil-­‐colina.	  Se	  llevará	  a	  cabo	  una	  comparación	   con	   las	   conformaciones	   de	   baja	   energía	   de	   la	   acetil-­‐colina.	  De	   esta	  manea,	   los	  alumnos	  podrán	  determianar	  la	  conformación	  activa	  -­‐Determinación	  de	  la	  conformación	  activa	  -­‐Farmacoquímica	  Molecular-­‐	  	   -­‐Búsquedas	   en	   la	   base	   de	   datos	   PDB.	   Familiarización	   con	   la	   base	   de	   datos	   PDB	  para	  buscar	  complejos	  de	  interacción	  fármaco-­‐diana	  	   -­‐Análisis	  de	  los	  archivos	  de	  texto	  que	  definenen	  una	  proteína	  y	  un	  ligando	  en	  distintos	  formatos	  	   -­‐Intercambio	  de	  formato	    6 	   -­‐Definición	   de	   farmacóforos	   mediante	   la	   comparación	   de	   distintos	   ligandos.	   Se	  utilizarán	  técnicas	  de	  superposición	  	   -­‐Determinación	  de	  propiedades	  físicas	  y	  químicas	  a	  partir	  de	  un	  cálculo	  computacional	  	   -­‐Análisis	  de	  complejos	  de	  interacción	  fármaco-­‐diana	  	  Generación	  de	  estructuras	  3D	  a	  partir	  de	  estructuras	  2D	  mediante	  “Corina”	  	  -­‐Farmacoquímica	  del	  Diseño	  	   -­‐Mayor	  profundización	  de	  las	  técnicas	  empleadas	  en	  el	  Grado	  	   -­‐Estudios	  de	  complejos	  de	  interacción	  fármaco-­‐diana	  	   -­‐Docking	  	   -­‐Implementación	  de	  búsquedas	  por	  farmacóforos	  	  	  	   	   Salamanca,	  26	  de	  Junio	  de	  2011	  	   	   	  José	  Luis	  López	  Pérez	  	   	   Catedrático	  de	  Química	  Farmacéutica	  	   	   Universidad	  de	  Salamanca	  	  

Innovación Educativa en la Enseñanza del Diseño de Fármacos en el Grado y en el Máster de Farmacia

https://gredos.usal.es/bitstream/10366/120824/1/MID_11_159.pdf

Innovación Educativa en la Enseñanza del Diseño de Fármacos en el Grado y en el Máster de Farmacia

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Gestion del Repositorio Documental de la Universidad de Salamanca