Бионеорганска хемија   (141B1)

Школска година:

2019/2020.

Услови похађања:

102B1

ЕСПБ:

6

Врста студија:

основне академске студије

Студијски програм:

Биохемија: 4. година, летњи семестар, изборни (E16B1), стручно-апликативни предмет

Наставник:

др Милица Р. Миленковић
ванредни професор, Хемијски факултет, Студентски трг 12-16, Београд

Сарадници:

—

Фонд часова:

Недељно: четири часа предавања + два часа лабораторијских вежби (4+0+2)

Циљеви:

Током овог курса студенти се упознају са основама бионеорганске хемије, медицинске хемије и биомиметичке хемије, са посебним нагласком на механизме ензимских реакција.

Исход:

Студент ће савладати основе бионеорганске хемије.

Облици наставе:

Предавања, консултативна настава, семинарски радови, експерименталне вежбе.

Ваннаставне активности:

—

Литература:

Основна литература:

1. Ivano Bertini, Harry B. Gray, Edward I. Stiefel, Joan Selverstone Valentine, Biological Inorganic Chemistry, Structure and Reactivity, University Science Books, 2007.
2. Robert R. Crichton, Biological Inorganic Chemistry, A New Introduction to Molecular Structure and Function, Elsevier, 2012.
3. Wolfgang Kaim, Brigitte Schwederski, Axel Klein, Bioinorganic Chemistry: Inorganic Elements in the Chemistry of Life, An Introduction and Guide, Wiley, 2013.
4. Nils Metzler-Nolte, Ulrich Schatzschneider, Bioinorganic Chemistry, A practical course, Walter de Gruyter, 2009.
5. Joseph. J. Stephanos, Anthony W. Addison, Chemistry of Metalloproteins, Problems and Solutions in Bioinorganic Chemistry, Wiley, 2014.
6. Hermann Dugas, Bioorganic Chemistry, Springer, 1996.
7. Dušan Sladić, Bioorganska hemija. Mehanizmi enzimskih reakcija
8. Richard B. Silverman, The Organic Chemistry of Enzyme-Catalyzed Reactions, Academic Press, 2000.
9. Gareth Thomas, Medicinal Chemistry: An Introduction, Wiley, 2007.
10. Graham L. Patrick: An Introduction to Medicinal Chemistry, Oxford University Press, 2013.
11. Donald Voet, Judith G. Voet, Biochemistry, 4th Edition, Wiley, 2011.

Помоћна литература:

• Актуелни ревијални и научни радови из дате области.

Додатни материјал:

—

Предавања:

0 поена (4 часа недељно)

Програм рада:

1. Увод у улогу метала у биохемијским процесима (улога јона и комплекса метала у метаболизму, примена комплекса метала у медицини, токсичност метала и њихових једињења). Биолиганди протеинског типа (аминокиселине као лиганди). Биолиганди непротеинског типа, макроцикли: хем, хлорин, коррин.  Распрострањеност биоелемената у људском телу и њихов значај. Основи координационе хемије неопходни за разумевање процеса у биолошким системима. Основи ензимске катализе. Експерименталне методе за изучавање механизама ензимских реакција.
2. Улога јона алкалних метала у организму (јонски канали, јонске пумпе, мембрански потенцијал, нервни импулс, јонофоре).
3. Улога јона земноалкалних метала у организму (скелет, мишићна контракција, Ca²⁺-улога у сигналној трансдукцији, енолаза, киназе (хексокиназа), DNA и RNA полимеразе, рестрикциони ензими, хлорофил, калмодулин).
4. Азот-моноксид и његова улога у физиолошким и патолошким стањима. NO синтаза.
5. Ензими који садрже цинк - механизми реакција (карбоанхидраза, карбоксипептидаза А, алдолаза класа II, аденозин-деаминаза, алкохол-дехидрогеназа, алкална фосфатаза, љубичаста кисела фосфатаза, Cu/Zn супероксид-дисмутаза). Цинк-структурна улога (цинков прст).
6. Механизми уноса и транспорта гвожђа у ћелије еукариота и прокариота. Tрансферин (Tf). Aктивни центар Fe (III)Tf. Сидерофоре. Феритин. Улога гвожђа у транспорту кисеоника - хемоглобин, миоглобин, хемеритин. Ензими који садрже гвожђе - механизми реакција (рибонуклетид редуктаза класа I, Fe супероксид-дисмутаза, аконитаза, лизин 2,3-аминомутаза, хем зависне монооксигеназе, диоксигеназе зависне од α-кетокиселина). Гвожђе-сумпор кластери. Улога протеина који садрже гвожђе у електрон-транспортном ланцу митохондрија.
7. Тип I, II и III бакар протеина (пластоцијанин, галактоза-оксидаза, хемоцијанин, тирозиназа, катехол-оксидаза, полинуклеарне бакар оксидазе, цитохром ц оксидаза).
8. Ензими који садрже никл: нередокс ензими (уреаза, ациредуктон дехидрогеназа и глиоксалаза I) и редокс ензими (хидрогеназа, CO дехидрогеназа, ацетил-CoA синтаза, метил-CoA редуктаза, Ni супероксид-дисмутаза).
9. Витамин B12. Ензими који садрже кобалт (метилмалонил-CoA мутаза, рибонуклеотид-редуктаза класа II).
10. Ензими који садрже молибден и волфрам. Ксантин-оксидаза. Сулфит-оксидаза. Диметилсулфоксид-редуктаза. Нитрогеназа.
11. Ензими који садрже манган: нередокс ензими (аргиназа) и редокс ензими (каталаза, Mn супероксид-дисмутаза, OEC (oxygen evolving complex)).
12. Ензимски модели.
13. Откриће лекова, њихово дизајнирање и развој. Реверзибилни ензимски инхибитори. Иреверзибилни ензимски инхибитори. Лекови који делују на DNA-антитуморски и антивирусни лекови. Фармакокинетика. QSAR. Рачунари у медицинској хемији. Антибактеријски и антифунгални агенси. Рационални приступ дизајнирању лекова.
14. Циљеви и принципи медицинске неорганске хемије. Стратегија у дизајнирању лекова на бази једињења метала. Комплекси платине као антитуморски агенси. Цисплатин (историјат открића, механизам дејства, аналози цисплатина). Комплекси паладијума, рутенијума, галијума и злата као антитуморски агенси. Механизми антитуморског дејства комплекса метала. Комплекси метала у MRI дијагностици. Биолошка активност органометалних једињења (фероцен и други металоцени). Хелирајући агенси (Deferoxamine, Deferasirox, Clioquinol). Јони метала и неуродегенеративне болести.

Лабораторијске вежбе:

10 поена (2 часа недељно)

Програм рада:

Синтеза комплекса прелазних метала са потенцијално биоактивним лигандима. Преглед литературе, синтеза, карактеризација (спектроскопске методе, магнетна мерења), испитивање биолошке активности.

Семинарски радови:

20 поена

Колоквијуми:

20 поена

Писмени испит:

50 поена