Код: 363185

Назва:

Вступ в біонеорганічну хімію

Анотація: Біонеорганічна хімія (неорганічна хімія біологічних процесів) - міждисциплінарна навчальна дисципліна на межі біохімії, фізіології та неорганічної (координаційної) хімії. Вона вивчає молекулярні механізми участі йонів металів і неорганічних компонентів у функціонуванні живих систем: утворення та властивості металокомплексів, взаємодію біометалів з біолігандами (амінокислотами, білками, нуклеїновими кислотами, низькомолекулярними метаболітами), а також роль координаційного оточення у каталізі, транспорті, сигнальних процесах і підтриманні гомеостазу. Метою курсу є формування у студентів цілісного уявлення про застосування принципів координаційної хімії для пояснення біологічних і медичних явищ. У межах дисципліни розглядаються властивості біогенних елементів і перехідних металів, закономірності комплексоутворення в водному середовищі, pH-залежні рівноваги, металогомеостаз, транспорт і депонування металів, участь металів у кисневому метаболізмі, окисно-відновних процесах, утворенні активних форм кисню та біоенергетиці (електрон-транспортні ланцюги). Окрема увага приділяється ролі макроелементів у водно-мінеральному обміні та регуляції фізіологічних функцій. Практична значущість біонеорганічної хімії відображається в застосуваннях у медицині та фармакології (металвмісні лікарські засоби, принципи хелатотерапії, механізми токсичної дії металів і дефіцитних станів), у біотехнології та агробіології, а також у екології (біогеохімічні цикли елементів, поведінка токсичних металів у довкіллі, підходи до детоксикації та профілактики забруднення).

Тип дисципліни: вибіркова

Рік навчання: 3

Семестр: 4

Кількість кредитів: 5,0

Форма контролю: залік

Викладач(і): Козицька Т.В., к.б.н., доцент

Результати навчання: ПР01. Розуміти ключові хімічні поняття, основні факти, концепції, принципи і теорії, що стосуються природничих наук та наук про життя і землю, а також хімічних технологій на рівні, достатньому для їх застосування у професійній діяльності та для забезпечення можливості в подальшому глибоко розуміти спеціалізовані області хімії.
ПР03. Описувати хімічні дані у символьному вигляді.
ПР04. Розуміти основні закономірності та типи хімічних реакцій та їх характеристики.
ПР05. Розуміти зв'язок між будовою та властивостями речовин.
ПР06. Розуміти періодичний закон та періодичну систему елементів, описувати, пояснювати та передбачати властивості хімічних елементів та сполук на їх основі.
ПР08. Знати принципи та процедури фізичних, хімічних, фізико-хімічних методів дослідження, типові обладнання та прилади.
ПР10. Застосовувати основні принципи термодинаміки та хімічної кінетики для вирішення професійних завдань.
ПР17. Працювати самостійно або в групі, отримати результат у межах обмеженого часу з наголосом на професійну сумлінність та наукову доброчесність.


Спосіб навчання: аудиторний

Необхідні обовязкові попередні й супутні модулі: Загальна та неорганічна хімія, координаційна хімія

Зміст дисципліни: Тема 1. Застосування принципів координаційної хімії при дослідженні біологічних процесів. -Предмет біонеорганічної хімії. Властивості атомів біометалів, їх біохімічна та фізіологічна роль. -Біоліганди, їх донорні атоми та здатність до комплексоутворення. -Особливості взаємодії іону металу з амінокислотами, пептидами та білками. -Сучасні фізико-хімічні методи дослідження біонеорганічних сполук та процесів. Тема 2. Метали в біологічних системах -Металоферменти в реакціях гідролізу та переносу груп. -Перехідні метали в біологічних окисно-відновних процесах -Транспорт та зберігання молекулярного кисню. Природні переносники кисню і модельні сполуки. -Кластерні сполуки та залізо-сірковмісні білки -Комплексні сполуки біометалів ІА та ІІА підгруп. Іонофори, біологічні мембрани та транспорт катіонів. Тема 3. Прикладні аспекти біонеорганічної хімії -Розповсюдження металів в природі та шляхи їх накопичення в клітинах. -Корисна та токсична дія іонів металів. -Іони металів та хелатуючі агенти в медицині. Застосування іонів металів та хелатів в хіміотерапії. -Коливальні реакції.


Рекомендована література: Основна:
1. Bertini I., Gray H.B., Stiefel E.I., Valentine J.S. Biological Inorganic Chemistry: Structure and Reactivity. - Sausalito, CA: University Science Books, 2007. - 739 p.
2. Crichton R.R. Biological Inorganic Chemistry: An Introduction. - Amsterdam: Elsevier, 2007. - 381 p.
3. Roat-Malone R.M. Bioinorganic Chemistry: A Short Course. - Hoboken, NJ: Wiley-Interscience, 2002. - XVII, 348 p.
4. Eichhorn G.L. (ed.). Inorganic Biochemistry. - New York: Elsevier Scientific Publishing Company, 1973. - Vol. 1-2.
5. Хацевич О.М. Біонеорганічна хімія: навчальний посібник. - Івано-Франківськ: Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, 2020. - 125 с.
6. Nelson D.L., Cox M.M. Lehninger Principles of Biochemistry. - 8th ed. - New York: W.H. Freeman, 2021. - 1300 p.
7. Nicholls D.G., Ferguson S.J. Bioenergetics 4. - 4th ed. - London: Academic Press, 2013. - 419 p.
8. Halliwell B., Gutteridge J.M.C. Free Radicals in Biology and Medicine. - 5th ed. - Oxford: Oxford University Press, 2015. - 944 p.
Додаткова:
1. Губський Ю.І. Біоорганічна хімія: підручник. - 3-тє вид. - Вінниця: Нова Книга, 2019. - 416 с.
2. Калябчук В.О., Чекман І.С., Галінська В.І. Медична хімія: підручник / за ред. В.О. Калябчука. - 4-те вид. - Київ: ВСВ "Медицина", 2019. - 336 с.
3. Campbell N.A., Reece J.B., Urry L.A., Cain M.L., Wasserman S.A., Minorsky P.V., Jackson R.B. Biology. - 12th ed. - New York: Pearson, 2020. - 1528 p.
4. McKee J.R., McKee T. Biochemistry: The Molecular Basis of Life. - 7th ed. - New York: Oxford University Press, 2020. - 944 p.
5. Rehder D. Introduction to Bioinorganic Chemistry: lecture notes. - Lund University, 2008.
6. Яцимирский К.Б. Введение в бионеорганическую химию. - Киев: Наукова думка, 1976. - 144 с.
7. Bertini I., Gray H.B., Lippard S.J., Valentine J.S. Bioinorganic Chemistry. - Chemistry LibreTexts (Open Educational Resource): електронний ресурс.
8. Неорганическая биохимия: в 2 т. / под ред. Г. Эйхгорна. - М.: Мир, 1978. - Т

Форми та методи навчання: загальна кількість годин - 150 год.; аудиторні години -56 год.; лекції - 28 год.; лабораторно-практичні заняття - 28 год.; самостійна робота - 94 год.

Методи й критерії оцінювання: Перевірка та оцінювання знань студентів здійснюється за рейтинговою (стобальною) системою. Результати складання диференційованого заліку оцінюються паралельно як за національною шкалою, так і за шкалою ЄКТС. Види контролю: - поточний контроль: усне та тестове опитування з використанням онлайн платформи DistEdu, підсумкові письмові колоквіуми після кожного розділу (модуля) курсу, усний та/або письмовий захист лабораторних робіт; - підсумковий контроль: диференційований залік у письмовій формі з використанням тестових питань, задач та завдань по лабораторному практикуму. Критерієм оцінювання є правильна відповідь (усна чи письмова) на питання, правильний розв'язок задач, написання рівнянь хімічних реакцій, що свідчить про опанування студентом програми курсу і досягнення очікуваних результатів навчання.

Мова навчання: українська