Šifra predmeta:
141B1		 Naziv predmeta:
Bioneorganska hemija

Školska godina:

2019/2020.

Uslovi pohađanja:

102B1

ESPB:

6

Vrsta studija:

osnovne akademske studije

Studijski program:

Biohemija: 4. godina, letnji semestar, izborni (E16B1), stručno-aplikativni predmet

Nastavnik:

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

Saradnici:

—

Fond časova:

Nedeljno: četiri časa predavanja + dva časa laboratorijskih vežbi (4+0+2)

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, konsultativna nastava, seminarski radovi, eksperimentalne vežbe.

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. 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.

Pomoćna literatura:

  • Aktuelni revijalni i naučni radovi iz date oblasti.

Dodatni materijal:

—

  Nastavne obaveze i način ocenjivanja

Predavanja:

0 poena (4 časa nedeljno)

Program rada:

  1. Uvod u ulogu metala u biohemijskim procesima (uloga jona i kompleksa metala u metabolizmu, primena kompleksa metala u medicini, toksičnost metala i njihovih jedinjenja). Bioligandi proteinskog tipa (aminokiseline kao ligandi). Bioligandi neproteinskog tipa, makrocikli: hem, hlorin, korrin.  Rasprostranjenost bioelemenata u ljudskom telu i njihov značaj. 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 (skelet, mišićna kontrakcija, Ca2+-uloga u signalnoj transdukciji, enolaza, kinaze (heksokinaza), DNA i RNA polimeraze, restrikcioni enzimi, hlorofil, kalmodulin).
  4. Azot-monoksid i njegova uloga u fiziološkim i patološkim stanjima. NO sintaza.
  5. Enzimi koji sadrže cink - mehanizmi reakcija (karboanhidraza, karboksipeptidaza A, aldolaza klasa II, adenozin-deaminaza, alkohol-dehidrogenaza, alkalna fosfataza, ljubičasta kisela fosfataza, Cu/Zn superoksid-dismutaza). Cink-strukturna uloga (cinkov prst).
  6. Mehanizmi unosa i transporta gvožđa u ćelije eukariota i prokariota. Transferin (Tf). Aktivni centar Fe (III)Tf. Siderofore. Feritin. Uloga gvožđa u transportu kiseonika - hemoglobin, mioglobin, hemeritin. Enzimi koji sadrže gvožđe - mehanizmi reakcija (ribonukletid reduktaza klasa I, Fe superoksid-dismutaza, akonitaza, lizin 2,3-aminomutaza, hem zavisne monooksigenaze, dioksigenaze zavisne od α-ketokiselina). Gvožđe-sumpor klasteri. Uloga proteina koji sadrže gvožđe u elektron-transportnom lancu mitohondrija.
  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-CoA reduktaza, Ni superoksid-dismutaza).
  9. Vitamin B12. Enzimi koji sadrže kobalt (metilmalonil-CoA mutaza, ribonukleotid-reduktaza klasa II).
  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 (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. Cisplatin (istorijat otkrića, mehanizam dejstva, analozi cisplatina). 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 (Deferoxamine, Deferasirox, Clioquinol). Joni metala i neurodegenerativne bolesti.

Laboratorijske vežbe:

10 poena (2 časa nedeljno)

Program rada:

Sinteza kompleksa prelaznih metala sa potencijalno bioaktivnim ligandima. Pregled literature, sinteza, karakterizacija (spektroskopske metode, magnetna merenja), ispitivanje biološke aktivnosti.

Seminarski radovi:

20 poena

Kolokvijumi:

20 poena

Pismeni ispit:

50 poena