1. komponenta

Vrsta nastave	Ukupno
Predavanja	45
Laboratorijske vježbe	45

* Opterećenje je izraženo u školskim satima (1 školski sat = 45 minuta)

CILJ KOLEGIJA:

Razumijevanje i usvajanje teorijskih i praktičnih znanja u području kemije, sinteze i karakterizacije prirodnih i sintetskih polimera i njihovih osnovnih građevnih jedinica.

IZVEDBENI PROGRAM KOLEGIJA:

1. TJEDAN
Uvod: definicija i struktura prirodnih makromolekula - od monomera do polimera.

2. TJEDAN
Stereokemija i svojstva a-aminokiselina i peptida. Nomenklatura peptida. Sinteza i reakcije aminokiselina i peptida. Merrifieldova sinteza na čvrstoj fazi. Biosinteza proteina.

3. TJEDAN
Struktura proteina - primarna, sekundarna, tercijarna i kvaterna struktura. Određivanje primarne strukture. Polipeptidi u prirodi - struktura mioglobina i hemoglobina. Podjela, nomenklatura i struktura enzima. Enzimi kao biološki katalizatori.

4. TJEDAN
Pirimidinski i purinski nukleozidi i nukleotidi. Kemija nukleozida.

5. TJEDAN
Polinukleotidi - deksiribonukleinske (DNA) i ribonukleinske (RNA) kiseline. Kovalentna struktura i nomenklatura DNA - Watsonova i Crickova dvostruka uzvojnica DNA. Genetička šifra.

6. TJEDAN
Utjecaj organske molekule na DNA. Stvaranje DNA kompleksa. Identifikacija kompleksa. Modifikacija DNA i kemijska karcinogeneza. Interkalatori.

7. TJEDAN
Ugljikohidrati - definicija. Klasifikacija ugljikohidrata. Fotosinteza i metabolizam. Monosaharidi - strukturne formule. Mutarotacija. Stvaranje glikozida i ostale reakcije monosaharida. Fischerov dokaz konfiguracije (+)-D-glukoze.

8. TJEDAN
Disaharidi. Sinteza i struktura. Primjena - prirodna sladila. Polisaharidi. Škrob, celuloza i derivati.

9. TJEDAN
Ostali biološki važni šećeri; glikolipidi. Važnije ostale makromolekule - makromolekule koje uključuju polisaharidnu strukturu. Makrociklički antibiotici, porfirini, fulereni.

10. TJEDAN
Struktura i svojstva sintetskih polimernih materijala; konfiguracija, konformacija, raspodjela molnih masa. Linearni, granati i umreženi polimeri. Nomenklatura. Primjena polimernih materijala. Vrste reakcija polimerizacije; stupnjevite, lančane: radikalske, ionske, otvaranjem prstena, koordinativne. Polimerizacijski procesi: homogeni i heterogeni; u masi, otopini, suspenziji, emulziji, plinovitoj fazi. Optimizacija procesa. / Stupnjevite polimerizacije. Ravnoteža reakcije i stupanj polimerizacije. Brzina reakcije. Raspodjela molnih masa. Višefunkcionalne stupnjevite polimerizacije. Stupnjevite kopolimerizacije.

11. TJEDAN
Polimeri stupnjevitih polimerizacija. Poliesteri, nezasićeni, zasićeni. Polikarbonati. Poliamidi. Poliuretani. Epoksidni polimeri. Formaldehidni polimeri. / Radikalske polimerizacije. Inicijacija i inicijatori. Reakcija rasta ili propagacija lančane reakcije. Reakcija zaustavljanja rasta makromolekula ili terminacija. Reakcije prijenosa lančane reakcije. Kinetička duljina lanca. Brzina reakcije polimerizacije. Inhibicija i inhibitori. Utjecaj temperature na reakciju polimerizacije; brzina i stupanj polimerizacije. Reakcije polimerizacije do visokih konverzija.

12. TJEDAN
Radikalske kopolimerizacije. Brzina reakcije kopolimerizacije. Struktura monomera i kopolimerizacijske reaktivnosti. Metode određivanja kopolimerizacijskih reaktivnosti. Vrste reakcija kopolimerizacije. Reakcije kopolimerizcije do visokih konverzija. Struktura i sastav kopolimera. Višekomponentne kopolimerizacije. Cijepljeni i blok kopolimeri. / Polimeri radikalskih polimerizacija. Polietilen. Polifluoretileni. Poli(vinil-klorid). Polistiren. Kopolimeri stirena i butadiena. Akrilatni polimeri. Polimeri vinil-acetata.

13. TJEDAN
Anionske polimerizacije i polimeri. Inicijatori i inicijacija. Reakcija propagacije. Reakcija terminacije - anionske živuće polimerizacije. Anionske kopolimerizacije. Kopolimeri butadiena i stirena. Polisiloksani. Kationske polimerizacije i polimeri. Inicijatori i inicijacija. Reakcija propagacije. Reakcija terminacije. Kationske kopolimerizacije. Polioksimetilen. Poliizobuten. Poli(vinil-eteri). Koordinativne polimerizacije i polimeri. Mehanizam i kinetika stereospecifičnih polimerizacija uz Ziegler-Natta i metalocenske katalizatore.

14. TJEDAN
Polipropilen. Polietilen. Kopolimeri etilena i propilena. Poliizopren. Polibutadien. Reakcije funkcionalizacije poliolefina. Novi polimerizacijski procesi. Živuće slobodno-radikalske polimerizacije; polimerizacija iniferterima, polimerizacija posredstvom nitroksida (NMP) - stabilne slobodno-radikalske polimerizacije, polimerizacija prijenosom atoma (ATRP), polimerizacija povrativim prijenosom lančane reakcije (RAFT). Slobodno-radikalske polimerizacije višefunkcionalnim radikalskim inicijatorima.

RAZVIJANJE OPĆIH I SPECIFIČNIH KOMPETENCIJA STUDENATA:
Povezivanje i primjena općih principa kemije makromolekula u kemiji života.
Upoznavanje studenata s kemijom osnovnih građevnih jedinica prirodnih i sintetskih polimera, te međusobnom uvjetovanosti trodimenzijske građe biomolekula i njihove biološke funkcije.

OBAVEZE STUDENATA U NASTAVI I NAČINI NJIHOVA IZVRŠAVANJA:
Studenti su obavezni nazočiti predavanjima.
Studenti su obavezni izraditi sve laboratorijske vježbe.
Studenti su obavezni pristupiti provjerama znanja i kolokvijima (vezanima uz laboratorijske vježbe).

UVJETI ZA DOBIVANJE POTPISA:
70% tna nazočnost na predavanjima.
Završene laboratorijske vježbe, izrađeni i predani referati, položen završni kolokvij iz laboratorijskih vježbi.

NAČIN IZVOĐENJA NASTAVE:
Predavanja (ex cathedra).
Laboratorijske vježbe (praktični rad u grupama uz nadzor asistenta).
Konzultacije prema dogovoru sa studentima.

NAČIN PROVJERE ZNANJA I POLAGANJA ISPITA:
Kolokviji iz laboratorijskih vježbi.
3 Obavezne pismene provjere znanja tijekom semestra (60% bodova na svakoj od provjera znanja donosi oslobađanje od usmenog ispita).
Pismeni ispit (potrebno 50% bodova za prolaz).
Usmeni ispit.

NAČIN PRAĆENJA KVALITETE I USPJEŠNOSTI KOLEGIJA:
Studentska anketa.

METODIČKI PREDUVJETI:
Položeni ispiti iz Opće i anorganske kemija, Analitičke kemije I i II, Organske kemije I i II i Fizikalne kemije I i II.

ISHODI UČENJA KOLEGIJA:
1. Definirati strukturu polipeptida i nukleinskih kiselina.
2. Primijeniti reakcije i sinteze polipeptida, nukleinskih kiselina i njihovih građevnih jedinica: aminokiselina, odnosno nukleozida.
3. Definirati osnovne grupe ugljikohidrata kao i strukturne karakteristike monosaharida, disaharida i polisaharida.
4. Upoznati se sa specifičnim reakcijama pojedinih grupa ugljikohidrata i njihovom primjenom.
5. Definirati važne makromolekule koje u svojoj strukturi sadrže ugljikohidratni dio.
6. Primijeniti mehanizme organskih kemijskih reakcija i načela stehiometrije na polimerizacijske reakcije.

ISHODI UČENJA NA RAZINI PROGRAMA:
1. rješavati kvalitativne i kvantitativne probleme primjenom prikladnih kemijskih principa i teorija
2. interpretirati kemijske informacije i podatke
3. prezentirati materijale vezane uz studij (usmeno i pismeno) strucnom auditoriju
4. primijeniti znanja u praksi, posebno u rješavanju problema na temelju kvalitativnih ili kvantitativnih informacija
5. pretraživati informacije dostupne na Internetu
6. procijeniti rizike vezane uz uporabu određenih kemijskih tvari ili laboratorijskih postupaka
7. pokazati sposobnost uključivanja u interdisciplinarni timski rad


NASTAVNE CJELINA S PRIPADAJUĆIM ISHODIMA UČENJA I KRITERIJIMA VREDNOVANJA:

Nastavna cjelina

1. Kemija prirodnih polimera - proteina i nukleinskih kiselina, te njihovih građevnih jedinica.

Ishodi učenja:
- definirati strukturu polipeptida i nukleinskih kiselina
- poznavati reakcije i sinteze polipeptida, nukleinskih kiselina i njihovih građevnih jedinica: aminokiselina, odnosno nukleozida
- poznavati biološki značajne prirodne polimere koji su po svojoj strukturi proteini ili sadrže nukleotidni dio

Kriteriji vrednovanja:
- razlikovati primarnu, sekundarnu, tercijarnu i kvaternarnu strukturu proteina, odnosno primarnu, sekundarnu i tercijarnu strukturu nukleinskih kiselina
- usporediti odgovarajuće metode za određivanje primarne strukture polipeptida
- primijeniti (nacrtati) odgovarajuće sintetske putove za pripravu ciljanih polipeptida (aminokiselina) i oligonukleotida (nukleozida, nukleotida) uz primjenu odgovarajućih zaštitnih skupina
- definirati metode za određivanje slijeda nukleotida
- definirati strukturne karakteristike biološki važnih prirodnih polimera i njihovu primjenu

2. Klasifikacija, strukturne karakteristike i specifične reakcije monosaharida, disaharida i polisaharida; primjena ugljikohidrata. Važne makromolekule koje u svojoj strukturi sadrže ugljikohidratni dio.

Ishodi učenja:
- definirati osnovne skupine ugljikohidrata
- definirati strukturne karakteristike i specifične reakcije osnovnih skupina ugljikohidrata
- upoznati se s primjenom ugljikohidrata
- definirati neke skupine makromolekula s ugljikohidratnim dijelom u svojoj strukturi

Kriteriji vrednovanja:
- poznavati osnovne skupine ugljikohidrata
- razlikovati osnovne skupine ugljikohidrata na temelju njihovih strukturnih karakteristika
- poznavati neke specifične reakcije pojedinih grupa ugljikohidrata
- znati neke primjere primjene ugljikohidrata (sladila)

3. Kemija, sinteza i karakterizacija sintetskih polimera.

Ishodi učenja:
- primjena mehanizama organskih kemijskih reakcija i načela stehiometrije na polimerizacijske reakcije
- poznavanje i razumijevanje mehanizama polimerizacije sintetskih polimera
- razlikovati i procijeniti najvažnija kemijska i strukturna svojstva sintetskih polimera

Kriteriji vrednovanja:
- za zadanu reakciju polimerizacije odrediti reaktante, produkte i mehanizam reakcije
- kemijskim jednadžbama detaljno (po stupnjevima) prikazati polimerizacijske mehanizme odabranih monomera i definirati njihova najvažnija kinetička i termodinamička svojstva
- izvesti omjere kopolimerizacijskih reaktivnosti i izračunati prosjeke molnih masa zadanih sustava

1. 1. Definirati strukturu polipeptida i nukleinskih kiselina
2. 2. Primijeniti reakcije i sinteze polipeptida, nukleinskih kiselina i njihovih građevnih jedinica: aminokiselina, odnosno nukleozida
3. 3. Definirati osnovne grupe ugljikohidrata kao i strukturne
   karakteristike monosaharida, disaharida i polisaharida
4. 4. Upoznati se sa specifičnim reakcijama pojedinih grupa
   ugljikohidrata i njihovom primjenom
5. 5. Definirati važne makromolekule koje u svojoj strukturi sadrže ugljikohidratni dio
6. 6. Primijeniti mehanizme organskih kemijskih reakcija i načela stehiometrije na polimerizacijske reakcije

1. Organic Chemistry: Structure and Function, 5th edition, T. W. Graham Solomons, C. B. Fryhle, Organic Chemistry, John Wiley and Sons, Inc., New York, 2004., K. P. C. Vollhardt, N. E. Schore, W. H. Freeman and Company, New York., 2007.
2. Organska kemija, 7. izdanje (englesko), 1. izdanje (hrvatsko), prijevod: O. Kronja, V. Rapić, I. Bregovec, M. Waring, Sequence-Specific DNA binding Agents, RSC Publishing; Thomas Graham House Science, Cambridge, 2006., L. Wade ml., Školska knjiga;, 2017.
3. Polimerizacije i polimeri, G. Odian, Principles of polymerization, 4th Edition, Wiley-Interscience, New York, 2004., Z. Janović, Hrvatsko društvo kemijskih inženjera i tehnologa, Zagreb;, 1997.
4. N. Raos, S. Raić-Malić i M. Mintas, Lijekovi u prostoru: farmakofori i receptori, Školska knjiga, Zagreb, 2005.
   K. Davis, K. Matyjaszewski, Statistical, gradient, block and graft copolymers by controlled / living radical polymerizations, Advances in Polymer Science, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2002.
   P. Munk, Introduction to macromolecular science, Wiley-Interscience, New York, 1989.
   S. H. Pine, Organska kemija (prijevod I. Bregovec, V. Rapić), Školska knjiga, Zagreb, 1994.,

Upis predmeta :
Položen : Analitička kemija I
Položen : Anorganska kemija
Položen : Engleski jezik
Položen : Engleski jezik
Položen : Fizika II
Položen : Matematika II
Položen : Opća kemija
Položen : Organska kemija I
Položen : Osnove elektrotehnike
Položen : Osnove strojarstva
Položen : Primjena i programiranje računala
Položen : Tjelesna i zdravstvena kultura
Položen : Tjelesna i zdravstvena kultura
Odslušan : Fizikalna kemija I
Odslušan : Fizikalna kemija II
Odslušan : Organska kemija II

Polaganje predmeta :
Položen : Organska kemija II

Obavezni predmet - Redovni studij - Primijenjena kemija