C8835 Biokoordinační chemie

Přírodovědecká fakulta
jaro 2019
Rozsah
2/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.
Vyučující
prof. RNDr. Přemysl Lubal, Ph.D. (přednášející)
doc. Mgr. Petr Táborský, Ph.D. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Přemysl Lubal, Ph.D.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
Předpokladem je absolvování základních přednášek z Anorganické chemie I (C1061), Anorganické chemie II (C2062), Organické chemie I (C2021), Organické chemie II (C3022), Biochemie I (C3181) a Biochemie II (C4181). Je výhodné návštěvovat kursy Bioanalytika I - Biomakromolekuly (C7940), Bioanalytika II - Analytické metody v klinické praxi (C7070) a Biofyzikální chemie (C5850), není však podmínkou.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Hlavním úkolem interdisciplinárního předmětu je, aby studenti porozuměli a uměli vysvětlit základní pojmy koordinační chemie biologicky aktivních organických molekul (např. aminokyseliny, oligo- a polypeptidy, proteiny a metaloproteiny, sacharidy, nukleosidy a nukleotidy, nukleove kyseliny, alkaloidy, aj.). V kursu bude prezentován význam detailních znalostí složení, struktury, termodynamických a kinetických vlastností komplexů iontů kovů s biomolekulami za účelem lepšího pochopení molekulárně biologických jevů v přírodě. Cílem přednášky je taktéž zpřístupnění studijní literatury, databází a software pro široké použití ve výzkumu a praxi s návazností na rychle se rozvíjející obory chemie, biochemie a biologie (např. bioanalytická chemie, medicínská a farmaceutická chemie, speciační analýza, toxikologie, biofyzikální chemie, aj.).
Osnova
  • 1. Úvod do předmětu, význam pro praxi - biospeciace. Speciace-definice, příklady, použití.
  • 2. Teoretický základ a základní popis pro modelování chemických dějů v biokoordinační chemii.
  • 3. Experimentální metody v biokoordinační chemii. Stanovení chemického modelu.
  • 4. Acidobazické vlastnosti bioligandů (nomenklatura, acidobazické a komplexační vlastnosti bioligandů na molekulární a submolekulární úrovni - makro- a mikro- rovnováhy, význam pro praxi).
  • 5. Komplexotvorné vlastnosti aminokyselin (acidobazické vlastnosti, aspekty koordinace iontu kovu aminokyselinami, přehled komplexotvorných vlastností jednotlivých aminokyselin - bi- a tridentátní aminokyseliny, deriváty aminokyselin a jejich komplexotvorné vlastnosti, směsné (ternární) komplexy aminokyselin).
  • 6. Komplexy peptidů a jejich derivátů (acidobazické vlastnosti peptidů a koordinační schopnosti peptidů, komplexy Gly oligopeptidů, peptidů s nekoordinujícím a koordinujícím O nebo N donorovým atomem bočním řetězcem, His peptidů, komplexy peptidů se sírou jako donorovým atomem).
  • 7. Termodymamické a kinetické aspekty metaloenzymů a metaloproteinů (mechanismus vazby kovu a disociace metaloenzymů a metaloproteinů, mechanismus vazby a uvolnění malých ligandů - inhibitorů, substrátů v metaloenzymech a metaloproteinech, strukturní modely enzymů založených na koordinačních sloučeninách).
  • 8. Komplexy sacharidů a ligandů s cukernou složkou (obecné vlastnosti, koordinační rovnováhy -komplexy nízkomolekulárních sacharidů, glukofuranosidů, kyselin sacharidů, aminosacharidů, makromolekulárních sacharidů; struktura a vazba -komplexy mono-, di- a oligosacharidů, komplexy kyselin sacharidů a sacharidů s donorovým atomem N, dimerní a polymerní komplexy; redoxní vlastnosti).
  • 9. Interakce protonů a iontů kovů s bazemi nukleových kyselin, nukleosidů a monofosfátů nukleosidů (úvod, komplexace purinu a jeho 9-substituovaných derivátů, komplexace adenosinu a adeninu, komplexace 6-oxopurinu a jeho nukleosidů, komplexace cytidinu a cytosinu,komplexace 4-oxopyrimidinu a jeho nukleosidů, vazba na cukerné složce ribonukleotidů,komplexace nukleosidu 5-monofosfátu, termodynamika protolytických a komplexačních rovnováh, korelace stabilita-bazicita, interakce mezi ligandy).
  • 10. Terapeutické využití koordinačních sloučenin. Vývoj a aplikace nových léčiv založených na komplexech. Diagnostické využití koordinačních sloučenin (MRI, luminiscenční a radioizotopové sondy).
  • 11. Experimentální a numerické metody používané pro biospeciační stanovení.
  • 12. Využití strukturních biokordinačních motivů v supramolekulární chemii a bioanalytické chemii.
Literatura
  • Burger K., Biocoordination chemistry: Coordination Equilibria in Biologically Active Systems, Ellis Horwood, Chichester 1990.
  • FENTON, David E. Biocoordination chemistry. 1st pub. Oxford: Oxford University Press, 1995, 91 s. ISBN 0-19-855773-6. info
  • WILKINS, Patricia C. a Ralph G. WILKINS. Inorganic chemistry in biology. Oxford: Oxford University Press, 1997, 91 s. ISBN 0-19-855933-X. info
  • ROAT-MALONE, Rosette M. Bioinorganic chemistry : a short course. Hoboken, N.J.: John Wiley & Sons, 2002, xvii, 348. ISBN 047115976X. info
  • LIPPARD, Stephen J. a Jeremy M. BERG. Principles of bioinorganic chemistry. Mill Valley: University Science Books, 1994, 411 s. ISBN 0-935702-73-3. info
  • KAIM, Wolfgang a Brigitte SCHWEDERSKI. Bioinorganic chemistry : inorganic elements in the chemistry of life : an introduction and guide. Chichester: John Wiley & Sons, 1994, 401 s. ISBN 0-471-94369-X. info
  • JONES, Chris J. a John THORNBACK. Medical applications of coordination chemistry. 1st ed. Cambridge: RSC Publishing, 2007, xv, 353. ISBN 9780854045969. info
  • McCleverty J.A., Meyer T.B. (Eds.), Comprehensive Coordination Chemistry II, Vol. 9, Elsevier, Amsterdam 2003.
  • Handbook of elemental speciation : techniques and methodology. Edited by Rita Cornelis. Chichester: Wiley, 2003, xii, 657. ISBN 0471492140. info
  • Handbook of elemental speciation. Edited by Rita Cornelis. Chichester: John Wiley & Sons, 2005, xix, 768. ISBN 0470855983. info
Výukové metody
teoretická příprava
Metody hodnocení
přednáška probíhá blokově nebo v semestru podle dohody s vyučujícím
ústní zkouška
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2008 - akreditace, jaro 2011 - akreditace, jaro 2008, jaro 2009, jaro 2010, jaro 2011, jaro 2012, jaro 2012 - akreditace, jaro 2013, jaro 2014, jaro 2015, jaro 2016, jaro 2017, jaro 2018, jaro 2020, jaro 2021, jaro 2022, jaro 2023, jaro 2024, jaro 2025.