Циљ предмета:

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

Исход предмета:

Студент ће савладати основе бионеорганске хемије.

Садржај предмета:

Теоријска настава

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)

4. Азот-моноксид и његова улога у физиолошким и патолошким стањима. NO синтаза.

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).

11.Ензими који садрже манган: нередокс ензими (аргиназа) и редокс ензими (каталаза, Mn супероксид-дисмутаза, OEC (oxygen evolving complex)).

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.

Практична настава

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

Литература:

1. Ivano Bertini, Harry B. Gray, Edward I. Stiefel, Joan Selverstone Valentine, Biological Inorganic Chemistry, Structure and Reactivity, University Science Books, 2007.

Помоћна литература

актуелни ревијални и научни радови из дате области

Методе извођења наставе:

Предавања, консултативна настава, семинарски радови, експерименталне вежбе.