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. T. W. Graham Solomons, C. B. Fryhle, Organic Chemistry, John Wiley and Sons, Inc., New York, 2004.
2. M. Waring, Sequence-Specific DNA binding Agents, RSC Publishing; Thomas Graham House Science, Cambridge, 2006.
3. G. Odian, Principles of polymerization, 4th Edition, Wiley-Interscience, New York, 2004.
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 : Fizika II
Položen : Matematika II
Položen : Opća kemija
Položen : Organska kemija I
Položen : Osnove elektrotehnike
Položen : Osnove strojarstva
Položen : Primjena i programiranje računala
Odslušan : Fizikalna kemija I
Odslušan : Fizikalna kemija II
Odslušan : Organska kemija II

Polaganje predmeta :
Položen : Organska kemija II

Obavezni predmet - Redovni studij - Primijenjena kemija