Šifra predmeta:
152H2		 Naziv predmeta:
Bioneorganska hemija

Školska godina:

2023/2024.

Uslovi pohađanja:

Nema uslova

ESPB:

9

Vrsta studija:

master akademske studije, integrisane osnovne i master akademske studije

Studijski programi:

Nastava hemije: 5. godina, zimski semestar, izborni (E5AP2), naučno-stručni predmet

Hemija: 1. godina, zimski semestar, izborni (E52H2), teorijsko-metodološki predmet

Nastavnik:

dr Milica R. Milenković
vanredni profesor, Hemijski fakultet, Studentski trg 12-16, Beograd

Saradnici:

—

Fond časova:

Nedeljno: četiri časa predavanja + dva časa teorijskih vežbi + tri časa laboratorijskih vežbi (4+2+3)

Ciljevi:

Tokom ovog kursa studenti se upoznaju sa osnovama bioneorganske hemije, medicinske hemije i biomimetičke hemije, sa posebnim naglaskom na mehanizme enzimskih reakcija.

Ishod:

Student će savladati osnove bioneorganske hemije.

Oblici nastave:

Predavanja, teorijske vežbe, laboratorijske vežbe, kolokvijumi, seminarski radovi.

Vannastavne aktivnosti:

—

Literatura:

Osnovna literatura:

  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.

Pomoćna literatura:

  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. V. A. Kogan, V. V. Lukov: Magnetohimiď, ΞnëŮ FederalěnëŮ Universitet, Kafedra fizičeskoŮ i kolloidnoŮ himii, Rostov na Donu, 2013.
  4. A. Antić-Jovanović: Molekulska spektroskopija - spektrohemijski aspekt, Univerzitet u Beogradu - Fakultet za fizičku hemiju, Beograd, 2016.
  5. R. R. Crichton, Ricardo O. Louro: Practical Approaches to Biological Inorganic Chemistry, Elsevier, 2019.

Dodatni materijal:

—

  Nastavne obaveze i način ocenjivanja

Predavanja:

0 poena (4 časa nedeljno)

Program rada:

  1. Uvod u ulogu metala u biohemijskim procesima. Osnovi koordinacione hemije neophodni za razumevanje procesa u biološkim sistemima. Osnovi enzimske katalize. Eksperimentalne metode za izučavanje mehanizama enzimskih reakcija.
  2. Uloga jona alkalnih metala u organizmu (jonski kanali, jonske pumpe, membranski potencijal, nervni impuls, jonofore).
  3. Uloga jona zemnoalkalnih metala u organizmu (mišićna kontrakcija, Ca2+-uloga u signalnoj transdukciji, enolaza, heksokinaza, kalmodulin). Fotosinteza.
  4. Azot-monoksid i njegova uloga u fiziološkim i patološkim stanjima. NO sintaza.
  5. Enzimi koji sadrže cink (karboanhidraza, karboksipeptidaza A, aldolaza klasa II, adenozin deaminaza, alkohol dehidrogenaza, alkalna fosfataza, ljubičasta kisela fosfataza, CuZn superoksid dismutaza).
  6. Mehanizmi unosa i transporta gvožđa u ćelije eukariota i prokariota. Transferin (Tf). Siderofore. Feritin. Uloga gvožđa u transportu kiseonika - hemoglobin, mioglobin, hemeritin. Enzimi koji sadrže gvožđe (ribonukletid reduktaza klasa I, akonitaza, lizin 2,3-aminomutaza, hem zavisne monooksigenaze, dioksigenaze zavisne od α-ketokiselina, biotin sintaza). Gvožđe-sumpor klasteri.
  7. Tip I, II i III bakar proteina (plastocijanin, galaktoza oksidaza, hemocijanin, tirozinaza, katehol oksidaza, polinuklearne bakar oksidaze, citohrom c oksidaza).
  8. Enzimi koji sadrže nikl: neredoks enzimi (ureaza, aciredukton dehidrogenaza i glioksalaza I) i redoks enzimi (hidrogenaza, CO dehidrogenaza, acetil-CoA sintaza, metil-CoM reduktaza, Ni superoksid dismutaza). Wood-Ljungdahl-ov metabolički put.
  9. Vitamin B12. Enzimi zavisni od kobalamina (metilmalonil-CoA mutaza, ribonukleotid reduktaza klasa II, metionin sintaza).
  10. Enzimi koji sadrže molibden i volfram. Ksantin oksidaza. Sulfit oksidaza. Dimetilsulfoksid reduktaza. Nitrogenaza.
  11. Enzimi koji sadrže mangan: neredoks enzimi (arginaza) i redoks enzimi (Mn katalaza, Mn superoksid dismutaza, OEC (oxygen evolving complex)).
  12. Enzimski modeli.
  13. Otkriće lekova, njihovo dizajniranje i razvoj. Reverzibilni enzimski inhibitori. Ireverzibilni enzimski inhibitori. Lekovi koji deluju na DNA-antitumorski i antivirusni lekovi. Farmakokinetika. QSAR. Računari u medicinskoj hemiji. Antibakterijski i antifungalni agensi. Racionalni pristup dizajniranju lekova.
  14. Ciljevi i principi medicinske neorganske hemije. Strategija u dizajniranju lekova na bazi jedinjenja metala. Kompleksi platine kao antitumorski agensi. Kompleksi paladijuma, rutenijuma, galijuma i zlata kao antitumorski agensi. Mehanizmi antitumorskog dejstva kompleksa metala. Kompleksi metala u MRI dijagnostici. Biološka aktivnost organometalnih jedinjenja (ferocen i drugi metaloceni). Helirajući agensi. Joni metala i neurodegenerativne bolesti.

Teorijske vežbe:

0 poena (2 časa nedeljno)

Program rada:

  1. NMR spektroskopija proteina
  2. IC i Ramanska spektroskopija
  3. Mössbauer-ova spektroskopija
  4. EPR spektroskopija
  5. Magnetohemija
  6. Rendgenska apsorpciona spektroskopija (EXAFS i XANES)
  7. Masena spektrometrija proteina
  8. Elektronska apsorpciona spektroskopija
  9. Fluorescentna spektroskopija

Laboratorijske vežbe:

10 poena (3 časa nedeljno)

Program rada:

  1. Sinteza, karakterizacija i katalitička aktivnost mimetika katalaze, superoksid dismutaze i peroksidaze ([Mn(salen)Cl] kompleksa i feritnih nanomaterijala).
  2. Izolovanje i elektronski apsorpcioni spektri biljnih pigmenata.
  3. Ispitivanje uticaja metalnih jona na aktivnost bromelaina.

Seminarski radovi:

20 poena

Kolokvijumi:

20 poena

Pismeni ispit:

50 poena