Шифра предмета:
152H2		 Назив предмета:
Бионеорганска хемија

Школска година:

2024/2025.

Услови похађања:

Нема услова.

ЕСПБ:

9

Врста студија:

мастер академске студије, интегрисане основне и мастер академске студије

Студијски програми:

Настава хемије: 5. година, зимски семестар, изборни (E5AP2), научно-стручни предмет

Хемија: 1. година, зимски семестар, изборни (E52H2), теоријско-методолошки предмет

Наставник:

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

Сарадници:

—

Фонд часова:

Недељно: четири часа предавања + два часа теоријских вежби + три часа лабораторијских вежби (4+2+3)

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, теоријске вежбе, лабораторијске вежбе, колоквијуми, семинарски радови.

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. A. Messerschmidt, R. Huber, K. Wieghardt, T. Poulos: Handbook of Metalloproteins, John Wiley & Sons, Inc. 2001.
  5. Hermann Dugas: Bioorganic Chemistry, Springer, 1996.
  6. Dušan Sladić: Bioorganska hemija. Mehanizmi enzimskih reakcija
  7. Richard B. Silverman: The Organic Chemistry of Enzyme-Catalyzed Reactions, Academic Press, 2000.
  8. Gareth Thomas: Medicinal Chemistry: An Introduction, Wiley, 2007.
  9. Graham L. Patrick: An Introduction to Medicinal Chemistry, Oxford University Press, 2013.
  10. Donald Voet, Judith G. Voet: Biochemistry, 4th Edition, Wiley, 2011.
  11. Recent reviews and scientific papers dealing with metalloenzymes and enzyme mimetics.

Помоћна литература:

  1. G. G. Hammes: Spectroscopy for the biological sciences, Wiley & Sons, Inc. 2005.
  2. R S. Drago: Physical Methods for Chemists, Surfside Scientific Publiser, 1992.
  3. В. А. Коган, В. В. Луков: Магнетохимия, Южный Федеральный Университет, Кафедра физической и коллоидной химии, Ростов на Дону, 2013.
  4. A. Antić-Jovanović: Molekulska spektroskopija - spektrohemijski aspeкt, Univerzitet u Beogradu - Fakultet za fizičku hemiju, Beograd, 2016.
  5. R. R. Crichton, Ricardo O. Louro: Practical Approaches to Biological Inorganic Chemistry, Elsevier, 2019.

Додатни материјал:

—

  Наставне обавезе и начин оцењивања

Предавања:

0 поена (4 часа недељно)

Програм рада:

  1. Увод у улогу метала у биохемијским процесима. 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 (мишићна контракција, Ca2+-улога у сигналној трансдукцији, енолаза, хексокиназа, калмодулин). Фотосинтеза.
  4. Азот-моноксид и његова улога у физиолошким и патолошким стањима. NO синтаза.
  5. Ензими који садрже цинк (карбоанхидраза, карбоксипептидаза А, алдолаза класа II, аденозин деаминаза, алкохол дехидрогеназа, алкална фосфатаза, љубичаста кисела фосфатаза, CuZn супероксид дисмутаза).
  6. Механизми уноса и транспорта гвожђа у ћелије еукариота и прокариота. Tрансферин (Tf). Сидерофоре. Феритин. Улога гвожђа у транспорту кисеоника - хемоглобин, миоглобин, хемеритин. Ензими који садрже гвожђе (рибонуклетид редуктаза класа I, аконитаза, лизин 2,3-аминомутаза, хем зависне монооксигеназе, диоксигеназе зависне од α-кетокиселина, биотин синтаза). Гвожђе-сумпор кластери.
  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-CoM редуктаза, Ni супероксид дисмутаза). Wood-Ljungdahl-ов метаболички пут.
  9. Витамин B12. Ензими зависни од кобаламина (метилмалонил-CoA мутаза, рибонуклеотид редуктаза класа II, метионин синтаза).
  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 (Mn 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. 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. Јони метала и неуродегенеративне болести.

Теоријске вежбе:

0 поена (2 часа недељно)

Програм рада:

  1. НМР спектроскопија протеина
  2. ИЦ и Раманска спектроскопија
  3. Mössbauer-ова спектроскопија
  4. ЕПР спектроскопија
  5. Магнетохемија
  6. Рендгенска апсорпциона спектроскопија (EXAFS и XANES)
  7. Масена спектрометрија протеина
  8. Електронска апсорпциона спектроскопија
  9. Флуоресцентна спектроскопија

Лабораторијске вежбе:

10 поена (3 часа недељно)

Програм рада:

  1. Синтеза, карактеризација и каталитичка активност миметика каталазе, супероксид дисмутазе и пероксидазе ([Mn(salen)Cl] комплекса и феритних наноматеријала).
  2. Изоловање и електронски апсорпциони спектри биљних пигмената.
  3. Испитивање утицаја металних јона на активност бромелаина.

Семинарски радови:

20 поена

Колоквијуми:

20 поена

Писмени испит:

50 поена