Chemia

Podstawy chemii ogólnej ze szczególnym uwzględnieniem procesów w roztworach wodnych. Równowagi jonowe w roztworach wodnych, roztwory buforowe, ważne biologicznie bufory. Podstawy kinetyki i termodynamiki reakcji chemicznych. Reakcje oksydacyjno-redukcyjne, biologiczne potencjały redoks. Właściwości niekoligatywne roztworów wodnych. Ciśnienie osmotyczne płynów komórkowych.

Podstawy chemii organicznej: związki organiczne z jedną grupą funkcyjną, cukrowce, ważne biologicznie pochodne cukrów, aminokwasy, peptydy białka. Funkcje białek, enzymy. Lipidy (tłuszcze proste, złożone, steroidy). Ważne biologicznie związki organiczne.

(W 1) Podstawowe informacje dotyczące kursu.

Równowagi jonowe w roztworach wodnych.

Dysocjacja elektrolityczna, podstawowe pojęcia α i K. Mocne i słabe elektrolity, prawo rozcieńczeń Ostwalda. Dysocjacja wody, pH. Obliczanie pH roztworów słabych elektrolitów.

Roztwory buforowe i ich biologiczne znaczenie. Bufor wodorowęglanowy. Mechanizm działania roztworów buforowych.

(W 2) Teoretyczne podstawy kolorymetrii.

Prawo Lamberta-Beera. Sporządzanie i wykreślanie krzywych standardowych

Hemoglobina i jej własności widmowe (1h)

(W 3) Roztwory koloidalne, właściwości koligatywne roztworów wodnych.

Charakterystyka roztworów ze szczególnym uwzględnieniem roztworów koloidowych. Liofilowe roztwory koloidowe w komórkach ich własności fizykochemiczne, czynniki wywołujące koagulację i ich znaczenie biologiczne. Ciśnienie osmotyczne roztworów nieelektrolitów i elektrolitów i jego znaczenie biologiczne. Równowaga Donnana i jej znaczenie biologiczne. Roztwory hypo-, hyper- i izotoniczne. Oporność osmotyczna erytrocytów.

(W 4) Podstawowe elementy kinetyki reakcji chemicznych.

Krzywe kinetyczne. Typy reakcji, szybkość reakcji, stała szybkości k. Wpływ stężenia i temperatury na szybkość reakcji, cząsteczkowość i rząd reakcji, równanie Arrheniusa. Pojęcie mechanizmu reakcji, reakcje wieloetapowe, katalizatory i inhibitory

(W 5) Sprawdzian z chemii nieorganicznej

(W 6) Aminokwasy, peptydy i białka.

Podział aminokwasów, właściwości kwasowo-zasadowe aminokwasów (wyznaczanie pI aminokwasów i ich pochodnych), wykrywanie aminokwasów.

Peptydy charakter wiązania peptydowego. Struktura i funkcje białek. Funkcje katalityczne białek : enzymy.

(W 7) Lipidy.

Lipidy występujące w komórkach żywych.

- woski, triacyloglicerole. Procesy utleniania (jełczenie)

- fosfolipidy, fosfoglicerydy, sfingomiezyna.

- glikolipidy. Budowa, znaczenie biologiczne tłuszczów złożonych.

- cholesterol, kwasy żółciowe, witamina D. Budowa, znaczenie.

- hormony sterydowe.

(W 8) Budowa i własności chemiczne cukrów.

Budowa i występowanie homoglikanów i heteroglikanów, głównie zwierzęcych. Ważne biologicznie pochodne cukrów:

Aminocukry, deoksycukry. Rodzaje kwasów wywodzących się z cukrów. Rodzaje glikozydów.

(S1) Rozpuszczalność, rozpuszczalniki, stężenia roztworów.

Zadania związane z równowagą jonową w roztworach wodnych.

Dysocjacja elektrolityczna, podstawowe pojęcia α i K. Obliczanie pH roztworów słabych elektrolitów. Wpływ wspólnego jonu na dysocjację słabych elektrolitów. Hydroliza jonowa soli. Roztwory buforowe.

(S2) Obliczenia związane z równowagami jonowymi w roztworach ciąg dalszy.

Podstawowe pojęcia termochemii i termodynamiki.

Pojęcie entalpii swobodnej G, entalpii i entropii. Reakcje endo i egzoenergiczne. Stała równowagi a zmiana standardowej entalpii swobodnej, Reakcje odwracalne i nieodwracalne.

(S 3) Procesy oksydacyjno-redukcyjne.

Utleniacz i reduktor, struktura elektronowa cząsteczki. Reakcje połowkowe re-dox. Biologiczne układy redox. Określenie kierunku reakcji redox, równanie Nernsta, Potencjały redukcji standardowe i warunkach biologicznych. Obliczenia

(S 4) Podstawy chemii organicznej.

Hybrydyzacja a krotność i moc wiązań. Polaryzacja i polaryzowalność i ich wpływ na wiązania.

Elektrofilowe i nukleofilowe reakcje addycji substytucji. Reakcje wolnorodnikowe. Ogólne mechanizmy tego typu reakcji (SN1, SN2, AN, AE). Izomerie: strukturalne i przestrzenne

(S 5) Związki organiczne z jedną grupą funkcyjną.

- alkohole jedno i wielowodorotlenowe. Budowa i własności chemiczne, mechanizmy ważniejszych reakcji.

- fenole. Budowa i własności chemiczne.

- etery. Budowa i własności chemiczne.

- związki zawierające grupę karboksylową: aldehydy, ketony, estry. Własności chemiczne, produkty utleniania i redukcji. Mechanizmy reakcji addycji nukleofilowej do grupy karboksylowej.

- kwasy organiczne i ich bezwodniki, amidy. Budowa i własności chemiczne.

- związki organiczne zawierające azot. Budowa i własności amin włącznie z aminami katecholowymi.

- aminokwasy. Zasady syntezy peptydów.

- chlorowcokwasy, oksokwasy, hydroksykwasy.

Ćwiczenie I Alkacymetria I i II.

Zasady BHP pracy w laboratorium chemicznym. Regulamin zajęć.

Metody oznaczania stężenia jonów wodorowych w roztworach (teoria indykatorów). Miareczkowanie mocnego kwasu (HCl) mocną zasadą (NaOH). Wyznaczanie krzywej miareczkowania kwasu solnego (pomiar pH) zasadą sodową. Miareczkowanie słabego kwasu octowego mocną zasadą (NaOH). Wyznaczanie krzywej miareczkowania kwasu octowego (pomiar pH) zasadą sodową, wyznaczanie stałej dysocjacji kwasu octowego. Wyznaczanie pojemności buforowej mleka. Roztwory buforowe. Obliczenia chemiczne związane z analizą miareczkową ,obliczenia związane z równowagami jonowymi w roztworach.

Ćwiczenie II Spektrofotometria absorpcyjna. Zastosowanie spektrometrii w analizie ilościowej do oznaczania stężeń substancji barwnych.

Zasady posługiwania się pipetami automatycznymi. Sposoby wyrażania stężeń roztworów, rozcieńczanie roztworów. Teoretyczne podstawy kolorymetrii. Praktyczna obsługa spektrofotometru. Sporządzanie i wykreślanie krzywych standardowych. Wyznaczanie widm adsorpcyjnych wybranych barwników. Sporządzanie krzywych wzorcowych czerwieni Ponceau. Oznaczenie stężenia próbek na podstawie krzywej standardowej. Wyznaczanie molowego współczynnika absorbancji czerieni Ponceau. Zadania

Ćwiczenie III Badanie oporności osmotycznej erytrocytów krwi świńskiej.

Badanie oporności osmotycznej krwinek czerwonych w roztworach o różnych stężeniach NaCl i sacharozy. Widma adsorpcyjne różnych form hemoglobiny : oksyhemoglobiny, deoksyhemoglobiny, methemoglobiny i cyjanomethemoglobiny. Oznaczanie stężenia hemoglobiny metodą Drabkina.

Ćwiczenie IV Aktywność enzymów. Zastosowanie sztucznych substratów. Hydroliza BAPNA (chlorowodorku αN-benzoilo-D,L-argino-pnitroanilidu) katalizowana przez trypsynę. Hamowanie aktywności trypsyny przez PMSF: Zależność aktywności trypsyny od pH:

Endopeptydazy. Wyznaczanie liczby obrotów enzymu. Kinetyka reakcji enzymatycznych. Wpływ pH i temperatury i obecności inhibitorów na szybkość reakcji.

Ćwiczenie V. Lipidy. Badanie rozpuszczalności lipidów, wykrywanie nienasyconych kwasów tłuszczowych, wykrywanie cholesterolu całkowitego i frakcji HDL, reakcja zmydlania tłuszczów, enzymatyczne trawienie tłuszczów lipazą trzustkową.

1. T. Kędryna" Chemia ogólna z elementami Biochemii” ZamKor Warszawa 2004,

Podstawowa 2. H. Hart i wsp „Chemia organiczna” PZWL2008

3. R.K. Murray, D.K. Granner, V.W. Rodwell „Biochemia Harpera”-wybrane zagadnienia

PZWL 2012

1. J . Bojarski "Chemia organiczna" Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego 2006

Uzupełniająca2. Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych wraz ze wstępem teoretycznym i formularzem

sprawozdania – przekazywane studentom drogą elektroniczną

WIEDZA:

Student po zakończonym kursie

Zna i opisuje pojęcia z zakresu roztworów i równowag: rozpuszczalność, ciśnienie osmotyczne, izotonia, roztwory

koloidalne i równowaga Gibbsa-Donnana.

Zna i opisuje pojęcia z zakresu elektrochemii: struktura elektronowa cząsteczki, reakcje połówkowe re-dox, biologiczne układy redox, potencjał oksydacyjny organizmu i stresoksydacyjny.

Zna i opisuje pojęcia z zakresu termochemii: entalpia swobodna G, entalpia H i entropia S, stała równowagi a zmiana

standardowej entalpii swobodnej, reakcja endo i egzoenergiczna,reakcje odwracalne i nieodwracalne.

Zna i opisuje pojęcia z zakresu kinetyki: krzywe kinetyczne, typy reakcji, szybkość reakcji, stała szybkości k, cząsteczkowość, rząd reakcji, równanie Arrheniusa, pojęcie mechanizmu reakcji, reakcje wieloetapowe.

Opisuje i wyjaśnia: podstawowe reakcje związków nieorganicznych i organicznych w roztworach wodnych.

Opisuje i wyjaśnia: wpływ stężenia i temperatury na szybkość reakcji w organizmach zwierzęcych oraz rolę katalizatorów i inhibitorów (w tym leków) w organizmach zwierzęcych.

Opisuje i wyjaśnia: budowę i znaczenie podstawowych grup związków organicznych wchodzących w skład makrocząsteczek oraz budowę i znaczenie lipidów i polisacharydów oraz ich funkcje w strukturach komórkowych i pozakomórkowych organizmów zwierzęcych.

Opisuje i wyjaśnia funkcje: podstawowych enzymów biorących udział w trawieniu białek, cukrów i lipidów organizmów zwierzęcych.

Opisuje budowę i wyjaśnia podstawowe konsekwencje niedoboru witamin rozpuszczalnych w tłuszczach oraz ich nadmiaru w organizmie zwierzęcym.

Opisuje i wyjaśnia zjawiska homeostazy na podstawie: 1. regulacji kwasowo-zasadowej i działania buforów

wodorowęglanowego, fosforanowego i białczanowego, oraz regulacji oddechowej w zakresie utrzymania pH krwi zwierzęcia, oraz mleka jako przykładu złożonego buforu 2. Ciśnienia osmotycznego i zachowania się erytrocytów w

roztworach izo-, hiper i hipotonicznych

Zna podstawową terminologię specjalistyczną z zakresu chemii w języku polskim i angielskim

UMIEJĘTNOŚCI - absolwent potrafi:

Potrafi obliczać stężenia molowe i procentowe związków; obliczać stężenia substancji w roztworach izoosmotycznych, jedno- i wieloskładnikowych.

Potrafi określać pH roztworu i wpływ zmian pH na związki nieorganiczne i organiczne.

Potrafi sporządzać sprawozdanie do prowadzonych doświadczeń w trakcie ćwiczeń laboratoryjnych, oceniać dokładność wykonywanych pomiarów.

Potrafi posługiwać się podstawowymi technikami laboratoryjnymi, takimi jak: pipetowanie (pipety automatyczne), miareczkowanie, kolorymetria, pehametria, oraz potrafi obsługiwać podstawowy sprzęt: vortex, blok grzewczy, wagę, wirówkę, ph-metr, spektrofotometr.

Posiada umiejętność posługiwania się terminologią specjalistyczną z zakresu chemii w języku polskim i angielskim.

KOMPETENCJE SPOŁECZNE - absolwent jest gotów

Rozumie potrzebę uczenia się przez całe życie, potrafi przekazywać wiedzę innym osobom.

Potrafi wspólnie z grupą rozwiązywać zadania problemowe na zajęciach seminaryjnych.

Potrafi współdziałać i pracować w zespole podczas ćwiczeń laboratoryjnych.

Brak spełnienia powyższych warunków jest równoznaczny z utratą możliwości podejścia do egzaminu w I terminie (student traci jeden termin egzaminu).

Egzamin końcowy: pisemny egzamin testowy składający się z 50 pytań obejmujących wzory struktur chemicznych, reakcji chemicznych i zadania obliczeniowe (5 możliwych odpowiedzi, tylko jedna poprawna).

− W skład testu wchodzi 25 pytań z wykładów, 20 pytań z seminariów w tym zadania obliczeniowe i 5 pytań obejmujących materiał teoretyczny z ćwiczeń laboratoryjnych ocenianych .w skali: 0 pkt. - błędna odpowiedź lub 2 pkt poprawna odpowiedź.

− Student może uzyskać na egzaminie maksymalnie 100 punktów.

Ocena końcowa z przedmiotu jest ustalana na podstawie wyniku testowego egzaminu końcowego i punktów „premii” zebranych w semestrze, na które składają się punkty z kolokwium sprawdzającego i z ćwiczeń. Student może uzyskać maksymalnie 75 pkt (50 z kolokwium sprawdzającego i 25 z ćwiczeń).

Tabela punktów „premii”

Suma pkt. – % pkt. dodatkowych do oceny końcowej

44-51 pkt. − 5% pkt.

52-59 pkt. − 10% pkt.

60-67 pkt. – 15% pkt.

68-75 pkt. – 20% pkt.

Kryterium uzyskania pozytywnej oceny końcowej – 60 % punktów z egzaminu testowego wraz z punktami „premią”.

Ocena końcowa – skala

% punktów

0 – 59%; niedostateczny

60 – 70%; dostateczny

71 – 78%; dostateczny plus

79 – 85%; dobry

86 – 93%; dobry plus

≥ 94%; bardzo dobry