Chemia organiczna z biochemią

Prezentacja struktury i właściwości chemicznych najważniejszych związków organicznych, podstawowych mechanizmów reakcji chemicznych wynikających z ich budowy oraz funkcji biologicznych. Wprowadzenie do szeroko pojętej tematyki biochemicznej, dające możliwość poznania budowy chemicznej i znaczenia biologicznego najważniejszych składników komórkowych oraz przebiegu elementarnych procesów odpowiedzialnych za przemiany metaboliczne i bioenergetykę. Ćwiczenia laboratoryjne umożliwiają nabycie podstawowych umiejętności pracy w laboratorium biochemicznym, pozwalając na poznanie najważniejszych metod oznaczania wybranych, ważnych biochemicznie związków.

Charakterystyka podstawowych grup związków organicznych – nazewnictwo, systematyka i budowa: węglowodory, alkohole, aldehydy, kwasy karboksylowe, aminy, estryroślin i zwierząt

Wiązania chemiczne, typy podstawników, struktura i izomeria związków organicznych. Związki aromatyczne, związki heterocykliczne

Podstawowe typy i mechanizmy reakcji: reakcje jonowe, dysocjacji i hydrolizy, rodnikowe i kondensacji, polimeryzacji i polikondensacji, estryfikacji, eliminacji, addycji i substytucji, utleniania i redukcji

Monosacharydy, disacharydy, oligosacharydy i polisacharydy – struktura i funkcja w komórkach. Rodzaje izomerii cukrowców, szeregi monosacharydów.

Aminokwasy, peptydy i białka – budowa aminokwasów, powstawanie wiązania peptydowego, organizacja i motywy strukturalne białek, związek struktury białek z funkcją

Lipidy – budowa, podział i właściwości, składniki chemiczne i organizacja błon biologicznych, podstawy transportu błonowego. Witaminy rozpuszczalne w tłuszczach i hormony lipidowe

Kwasy nukleinowe – struktura, organizacja, elementy topologii. Najważniejsze nukleotydy komórkowe. Replikacja DNA, podstawy transkrypcji i translacji – biosynteza i kierowanie białek

Enzymy – budowa i podział, podstawy katalizy enzymatycznej, modele działania enzymów, elementy kinetyki enzymatycznej, regulacja aktywności

Podstawy organizacji i regulacji metabolizmu komórkowego. Szlaki i cykle enzymatyczne, kompartymentacja, anabolizm i katabolizm

Metabolizm węglowodanów: glikoliza i fosforylacja substratowa, glukoneogeneza, szlak pentozofosforanowy, rozkład glikogenu. Podstawy metabolizmu innych, wybranych, ważnych składników komórek: lipidów, białek i związków azotu

Oddychanie komórkowe i podstawy bioenergetyki – cykl Krebsa, transport elektronów w łańcuchu oddechowym, fosforylacja oksydacyjna substratowa. Elementy metabolizmu związków wtórnych, wprowadzenie do fotosyntezy

Rozpuszczalność, temperatura wrzenia, gęstość i barwa - a budowa cząsteczkowa wybranych związków chemicznych. Rozpuszczalniki i ich zastosowanie. Otrzymywanie wybranych związków organicznych - benzoesanu sodu; porównanie rozpuszczalności kwasu benzoesowego i jego soli. Polarność, hydrofilowość i hydrofobowość – analizy wybranych związków. Równowagi kwasowo zasadowe na przykładzie kwasów karboksylowych

Sole i estry wybranych związków organicznych -synteza estrów kwasu mrówkowego i octowego; synteza kwasu acetylosalicylowego i fluoresceiny. Reakcje hydrolizy, polikondensacji i polimeryzacji. Roztwory rzeczywiste i koloidalne

Reakcje addycji substytucji oraz reakcje redoks na przykładzie wybranych związków organicznych: utlenianie węglowodorów i reakcje substytucji lub addycji bromu, utlenianie alkoholi, fenoli i kwasu szczawiowego, reakcja nitrowania związków aromatycznych

Sacharydy i ich pochodne - analiza jakościowa, odczyny redukcyjne, hydroliza polisacharydów; ilościowe oznaczanie cukrowców (reakcja cyjanożelazianowa)

Aminokwasy– reakcje charakterystyczne, peptydy i białka – wykrywanie wiązania peptydowego (reakcja biuretowa), wysalanie, denaturacja i właściwości koloidalne roztworów białek, oznaczanie zawartości białka w materiale roślinnym metodą Lowry’ego

Lipidy: hydroliza lipidów złożonych i wykrywanie ich składników, oznaczanie liczb właściwych tłuszczów, analizy wybranych witamin rozpuszczalnych w tłuszczach

Kwasy nukleinowe i kwasy organiczne występujące w owocach i warzywach: izolacja DNA z materiału roślinnego i RNA z drożdży oraz metody identyfikacji składników w hydrolizacie, reakcje odróżniające rodzaje kwasów nukleinowych, oznaczanie kwasowości w wybranych produktach roślinnych, analiza zawartości witaminy C w soku owocowym

Oznaczanie aktywności wybranych enzymów z klasy oksydoreduktaz w materiale roślinnym (peroksydaza chrzanu, katalaza w soku ziemniaka, identyfikacja oksydaz fenolowych odpowiedzialnych za ciemnienie miąższu owoców i warzyw). Oznaczanie wybranych witamin rozpuszczalnych w wodzie (ryboflawina, tiamina).

Oznaczanie aktywności wybranych enzymów z klasy oksydoreduktaz w materiale roślinnym (peroksydaza chrzanu, katalaza w soku ziemniaka, identyfikacja oksydaz fenolowych odpowiedzialnych za ciemnienie miąższu owoców i warzyw). Oznaczanie wybranych witamin rozpuszczalnych w wodzie (ryboflawina, tiamina).

Reakcje chemiczne charakterystyczne oraz oznaczanie wybranych roślinnych metabolitów wtórnych: związki pirolowe, fenolowe, flawonoidy, alkaloidy i glikozydy

Biochemia. Krótkie wykłady - Hames H.D., Hooper N.M., PWN Warszawa 2009

Biochemia - Berg J.M., Stryer L.,Tymoczko J.L., PWN Warszawa 2009

Podstawy biochemii - Kączkowski J., Wydawnictwo Naukowo-Techniczne Warszawa 1999

Biochemistry - Mathews C.K., Van Holde K.E., Ahern K.G. (eds), The Benjamin/Cummings Pub. Com. Inc, San Francisko USA 2001

Chemia organiczna - Mc Murry J., PWN Warszawa 2003

Elementarna chemia organiczna - Mastalerz P, Wydawnictwo Chemiczne wrocław 2012

Chemia Organiczna (t.1 i t. 2) - Morrison R., Boyd R., PWN Warszawa 1998

Podstawy biologii komórki - Alberts B. i in. PWN Warszawa 1998

Wiedza

Definiuje podstawowe związki organiczne i ich charakterystyczne reakcje

Opisuje budowę chemiczną i znaczenie związków bioorganicznych wchodzących w skład komórki żywej

Prezentuje podstawy metabolizmu komórkowego i bioenergetyki: najważniejszych szlaków i cykli anabolizmu i katabolizmu oraz reakcji oddychania

Omawia najistotniejsze wyróżniki biokatalizy i cechy charakterystyczne enzymów

Ma podstawową wiedzę dotyczącą syntezy i znaczenia biologicznego najważniejszych wtórnych metabolitów roślinnych, związków toksycznych i allelopatycznych

Umiejętności

Wykazuje zdolność do zaplanowania i przeprowadzenia prostych eksperymentów chemicznych i biochemicznych

Dokonuje wyboru odpowiedniej metody analitycznej do pomiaru reakcji chemicznej i biochemicznej.

Potrafi dokonać analizy wyników eksperymentu laboratoryjnego oraz prawidłowo je interpretuje

Wyszukuje źródłowe dane literaturowe korzystając z internetowych baz danych

Kompetencje społeczne

Zna i stosuje zasady bezpieczeństwa pracy w laboratorium biochemicznym i chemicznym

Posiada zdolność do pracy zespołowej przy organizacji i prowadzeniu pracy eksperymentalnej

Rozumie potrzebę ciągłego kształcenia się w celu poszerzania wiedzy, umiejętności i kompetencji (studia II stopnia, podyplomowe i inne)

701 egzamin pisemny ograniczony czasowo

101 sprawdzian wiedzy

201 sprawdzian umiejetności: wykonanie zadania obliczeniowego, analitycznego, czynności, wypracowania decyzji