Opcije pristupačnosti Pristupačnost
Anketa
Na ovoj stranici trenutno nije odabrana niti jedna anketa!
Repozitorij
Repozitorij je prazan
Obavijesti

Poštovani studenti, predavanje u četvrtak, 16.4.2020 održat će se na linku:

https://www.youtube.com/watch?v=_Wnz8lPHkok

Predmetni nastavnik

Sanja Martinez

Dragi studenti, link za praćenje sutrašnjeg predavanja je:

https://www.youtube.com/watch?v=d6sMiaZu5bk

Kako biste mogli upisati prisutnost u chat, trebate biti ulogirani u Google ili Youtube.

Snimka predavanja ostat će na navedenom linku te će se moći naknadno gledati, u slučaju da je netko sutra spriječen.

Predmetni nastavnik

Sanja Martinez

1. predavanje iz drugog dijela kolegija Elektrokemija bioloških procesa i biomolekula održat će se sutra, u četvrtak, 2.4.2020, u terminu predavanja, s početkom u točno 8:30 sati. Link na Yutubeu na kojem možete pratiti predavanje objavit ću danas nakon 17 sati, pa Vas zato molim da pratite mailove s Merlina ili ovu oglasnu ploču.

Predmetni nastavnik

Sanja Martinez

 

Predavanja iz kolegija počinju u četvrtak 27.02.2020. u 8 sati u predavaonici S0.

Elektrokemija bioloških procesa i biomolekula
Šifra: 156900
ECTS: 6.0
Nositelji: prof. dr. sc. Zoran Mandić
prof. dr. sc. Sanja Martinez
doc. dr. sc. Jozefina Katić
Prijava ispita: Studomat
Opterećenje:

1. komponenta

Vrsta nastaveUkupno
Predavanja 30
Laboratorijske vježbe 30
* Opterećenje je izraženo u školskim satima (1 školski sat = 45 minuta)
Opis predmeta:
CILJ KOLEGIJA:
Stjecanje temeljnih znanja o elektrokemijskim i općenito fizikalno-kemijskim procesima u organizmu te biomolekulama čiji mehanizam djelovanja uključuje redoks reakciju, prijenos elektrona ili uspostavu električnog potencijala. Stjecanje vještina neophodnih za primjenu bioloških molekula u znanosti, tehnologiji i medicini.

IZVEDBENI PROGRAM KOLEGIJA:
1. Tjedan: Uvod. Uloga i važnost elektrokemijskih i fizikalno-kemijskih procesa u živom organizmu. Vrste i svojstva biomolekula.
2. Tjedan: Fizikalno-kemijska svojstva biomolekula. Ionizacija i kiselinsko-bazna svojstva, lipofilnost, redukcijski potencijali, potencijali prijelaza. Biološke membrane i njihova svojstva. Seminar: Građa, struktura, dinamika i funkcija bioloških membrana
3. Tjedan: Membranski potencijali. Nernstov, Donnanov i Goldmanov potencijal. Akcijski potencijali. Polarizacija i depolarizacija membrane. Ionske pumpe. Seminar: Elektroforeza s naglaskom na gel elektroforezu kao metoda za razdvajanje i analizu bioloških molekula.
4. Tjedan: Aktivni i pasivni transporti kroz membranu. In-vitro modeli bioloških membrana. Lipofilnost i PAMPA. Seminar: Transport lijekova kroz membrane i njihova farmakokinetika
5. Tjedan: Prva provjera znanja. Rekapitulacija gradiva
6. Tjedan.: Biološke redoks reakcije. Biolokemijski redoks potencijal. Termodinamika bioloških redoks reakcija. Određivanje oksidiranog/reduciranog oblika molekula izračunom oksidacijskog stanja.
7. Tjedan: Prijenos elektrona. Biološki prenositelji elektrona. Redoks enzimi i njihova uloga i mehanizmi Mehanizam prijenosa energije u živim organizmima. Bioenergetika. Oslobađanje energije u redoks reakcijama. Ciklus limunske kiseline i mitohondrijski prijenos elektrona. Molekularni kisik i metabolizam.
8. Tjedan: Reaktivne kisikove vrste. Redoks stanje biološkog sustava. Oksidacijski stres. Antioksidansi i antioksidativna svojstva biomolekula. Ciklusi regeneracije antioksidativnog statusa - neenzimatski i enzimatski antioksidansi. Utjecaj željeza antioksidanse- Fenton i Haber-Weiss reakcije.
9. Tjedan: Elektrokemijske metode analize bioloških molekula. Potenciometrijsko određivanje antioksidansa u nekim prirodnim proizvodima. Elektrokemijsko određivanje antioksidativnog statusa krvne plazme cikličkom voltametrijom. Usporedba elektrokemijskih i spektrofotometrijskih metoda određivanja antioksidansa.
10. Tjedan: Druga provjera znanja. Rekapitulacija gradiva
11. Tjedan : Biosenzori, podjela prema načinu pretvaranja signala, područja primjene. Amperometrijski senzori. Razvoj biosenzora za glukozu. Uloga medijatora u biosenzorima. Potenciometrijski biosenzori
12. Tjedan: Bio-gorivni članci. Princip rada i izvedba članaka. Primjena biogorivnih članaka
13. Tjedan: Biokatalizatori. Enzimski katalizatori. Mikrobiološke stanice kao katalizatori . Elektroenzimska sinteza
14. Tjedan: Biokorozija. Uloga biofilma. Mikroorganizmi koji uzrokuju biokroziju. Metode sprečavanja biokorozije. Bioimpedancija i njena primjena u medicini.
15. Tjedan: Treća provjera znanja. Rekapitulacija gradiva.

RAZVIJANJE OPĆIH I SPECIFIČNIH KOMPETENCIJA STUDENATA:
Opće kompetencije
- Poznavanje uloge i funkcije bioloških molekula u biološkim sustavima
- Poznavanje svojstava biomolekula i mogućnosti njihove primjene u različitim područjima znanosti i tehnologije
- Stjecanje općih znanja o procesima transporta kroz membrane i njihove važnosti za medicinsku kemiju.
- Posjedovanje multi-disciplinarnih znanja neophodnih za rad s biološkim molekulama i njihovu primjenu

Specifične kompetencije
- Razumijevanje bioloških membrana i njihove važnosti na biološke procese
- Poznavanje metodologija analize bioloških molekula
- Razumijevanje fizikalno-kemijskih svojstava molekula

OBAVEZE STUDENATA U NASTAVI I NAČINI NJIHVA IZVRŠAVANJA:
Studenti su dužni prisustvovati predavanjima i seminarima.
Studenti su obavezni pristupiti provjerama znanja

UVJETI ZA DOBIVANJE POTPISA:
Studenti moraju pohađati predavanja i seminare.

NAČIN IZVOĐENJA NASTAVE:
Predavanja
Seminari
Konzultacije

NAČIN PROVJERE ZNANJA I POLAGANJA ISPITA:
Tri provjere znanja tijekom nastave.
Pismeni ispit.
Usmeni ispit.

NAČIN PRAĆENJA KVALITETE I USPJEŠNOSTI KOLEGIJA:
Studentska anketa.

ISHODI UČENJA KOLEGIJA:
- Studenti će razumjeti osnovne elektrokemijske pojave u biološkim sustavima
- Studenti će definirati fizikalno-kemijska svojstva bioloških molekula i njihovu važnost u funkcioniranju bioloških sustava
- Studenti će razumjeti transportne procese na biološkim membranama nastajanje membranskog potencijala
- Studenti će dobiti znanja i razviti vještine neophodne za primjenu bioloških molekula u biosenzorima, gorivnim člancima, elektroenzimatskoj sintezi te u ostalim područjima znanost i tehnologije
- Studenti će prepoznati tehnološku problematiku u kojima mogu primijeniti biomolekule

ISHODI UČENJA NA RAZINI PROGRAMA:
- Studenti će prepoznati tehnološku problematiku u kojima mogu primijeniti biomolekule
- Studenti će primijeniti stečena znanja na konstrukciju naprednih i multi-funkcionalnih uređaja.
- Studenit će se moći uključiti u interdisciplinarne grupe koje se bave medicnskom kemijom, farmakokinetikom, biologijom ali i instrumentalnom analizom.

NASTAVNE JEDINICE S PRIPADAJUĆIM ISHODIMA UČENJA I KRITERIJIMA VREDNOVANJA

Nastavna jedinica: Fizikalno-kemijska svojstva biomolekula i biološke membrane
Ishodi učenja
- Studenti će povezati znanja analitičke kemije, fizikalne kemije i elektrokemije za razumijevanje svojstava biomolekula
- Studenti će poznavati svojstva i funkcioniranje biološke membrane i transportne procese kroz nju.
- Studenti će moći koristiti stečena znanja na razumijevanje akcijskog potencijala i distribuciju lijekova u organizmu

Kriteriji vrednovanja
- Studenti znaju razumiju sva fizikalno-kemijska svojstva biomolekula
- Studenti mogu objasniti funkcioniranje ionskih kanala i akcijske potencijale
- Studenti razumiju transportne procese kroz biološke membrane.

Nastavna jedinica: Oksido-redukcijske reakcije bioloških spojeva i bioenergetika
Ishodi učenja
- Studenti ćeznanje iz elektrokemije o redoks reakcijama, redoks potencijalu i energetskim promjenama kod redoks reakcija proširiti na biološke redoks reakcije i biokemijski redoks potencijal .
- Studenti će steći znanje o prenositeljima i načinima prijenosa elektrona u biološkim sustavima, pogotovo ulogu tog prijenosa u obrani organizma od oksidtivnog stresa i u bioenergetici.
- Studenti će znanje o elektrokemijskim mjernim tehnikama proširiti na njihovu primjenu na biomolekule in vitro i in vivo.

Kriteriji vrednovanja
- Studenti prikazuju neke od najznačajnijih bioloških redoks reakcije te za njih izračunavaju promjenu slobodne Gibbsove.
- Studenti izračunavaju oksidacijsko stanje bioloških molekula.
- Studenti definiraju načine prijenosa elektrona u biološkim sustavima te raspoznaju u kojem se smjeru mijenja oksidacijsko stanje bioloških molekula u odabranim reakcijama.
- Studenti opisuju mehanizme djelovanja bioloških prenositelja elektrona i redoks enzima.
- Studenti opisuju proces staničnog disanja te energetske promjene u mitohondrijskom elektronskom transportnom lancu i procesu oksidativne fosforilacije.
- Studenti opisuju ulogu i mehanizme djelovanja najvažnijih neenzimatskih i enzimatskuh antioksidansa.
- Studenti znaju opisati principe primjene elektrokemijskih metoda na biomolkulama.

Nastavna jedinica: Biokatalizatori
Ishodi učenja
- studenti će naučiti kako biomolekule i mikroorganizmi mogu katalizirati pojedine redoks reakcije
- studenti će upoznati mogućnost primjene biomolekula u razvoju senzora, gorivnih članka i organskoj sintezi.
- studenti će naučiti kako mikroorganizmi i njihovi metaboliti mogu štetno djelovati na različite konstrukcijske materijale.

Kriterij vrednovanja
- Studenti opisuju princip djelovanja enzimskih i mikrobioloških katalizatora
- Student opisuje princip rada biosenzora na primjeru biosenzora za glukozu
- Student znade objasniti kako izgleda biogorivni članak i koji procesi se odvijaju u njemu
- Student može objasniti koja je uloga biofilma u korozijskim procesima
Literatura:
  1. Zoran Mandić, Sanja Martinez, Jozefina Katić: Materijali predavanja na stranicama FKIT-a
  2. V.S. Bagotzky: Fundamentals of electrochemistry, Poglavlje 23: Bioelectrochemistry
  3. I. Piljac: Senzori fizikalnih veličina i elektroanalitičke metode
  4. J. O´M Bockris and A.K.N. Reddy,: Modern Electrochemistry 2B,
2. semestar
Izborni kolegij - Redovni modul - Kemija okoliša
Izborni kolegij - Redovni modul - Primijenjena organska kemija
Izborni kolegij - Redovni modul - Specifični materijali i napredne tehnologije
Termini konzultacija: