Chemistry with elements of Biochemistry

Wykład przeznaczony jest dla studentów Wydziału Fizyki, zamierzających rozszerzyć swą wiedzę o chemię ogólną, organiczną i bioorganiczną. Słuchacze zapoznają się z także z elementami nowoczesnej stereochemii, również w aspekcie stereochemii dynamicznej. Do wykładu włączone zostaną wybrane zagadnienia chemii supramolekularnej, rozpoznawania molekularnego i mechanizmów katalizy enzymatycznej

Wykład systematycznie omawia wybrane zagadnienia chemii ogólnej, strukturalnej, organicznej i bioorganicznej w zakresie zalecanym dla pełnego wykształcenia słuchaczy kierunków przyrodniczych na poziomie uniwersyteckim.

Program:

1. Budowa materii. Jądro atomowe - liczba masowa i atomowa pierwiastków. Izotopy trwałe i promieniotwórcze. Struktura elektronowa. Orbitale atomowe. Układ okresowy pierwiastków. Właściwości chemiczne pierwiastków a ich położenie w układzie okresowym. Pojęcie elektroujemności według Paulinga. Hybrydyzacja orbitali atomowych. Wstęp do teorii oddziaływań międzycząsteczkowych: w tym m.in. oddziaływania van der Waalsa i wiązanie wodorowe. Wiązanie chemiczne - kowalencyjne, metaliczne, jonowe. Właściwości materii w fazie gazowej, ciekłej i stałej.

2. Reakcje chemiczne w ujęciu fizykochemicznym. Stechiometria. Reakcje odwracalne i nieodwracalne. Równowaga chemiczna - stała równowagi. Teoria stanu przejściowego. Termochemia reakcji. Entalpia i entropia w chemii. Reakcje egzo- i endoenergetyczne. Energia aktywacji. Wstęp do pojęcia katalizy.

3. Reaktywność związków chemicznych. Teorie kwasów i zasad. Równowagi jonowe w roztworach wodnych. Pojęcie pH. Iloczyn rozpuszczalności i stałe dysocjacji. Tworzenie wiązań chemicznych. Reaktywność pierwiastków w powiązaniu z ich elektroujemnością. Orbitale cząsteczkowe. Geometria cząsteczek. Podstawowe pojęcia stereochemii.

4. Wybrane elementy chemii organicznej. Budowa i właściwości węglowodorów nasyconych. Podstawy stereochemii związków węgla - pojęcie enancjomerii i diastereoizomerii. Reaktywność alkanów i ich znaczenie ekonomiczne. Pojęcie grupy funkcyjnej, jako elementu wpływającego na reaktywność. Przegląd reaktywności związków organicznych zależnie od rodzaju grup funkcyjnych. Alkeny i węglowodory aromatyczne. Aromatyczność, jako ważny element determinujący budowę i właściwości związków, a także strukturę stanów przejściowych. Wpływ struktury grup funkcyjnych na kształt cząsteczki. Stereochemia organiczna - rozwinięcie.

5. Wybrane elementy chemii bioorganicznej. Podstawowe elementy biochemii: fotosynteza, metabolizm pierwotny, metabolizm wtórny. Cykl Calvina i Krebsa. Związki naturalne niskocząsteczkowe: lipidy, terpeny, aminokwasy, alkaloidy, monosacharydy, inne związki heterocykliczne. Biopolimery: kwasy nukleinowe, peptydy i białka. Siły strukturotwórcze i struktura białek. Białka funkcyjne. Mechanizmy działania katalitycznego enzymów i rozpoznawania molekularnego przez białka receptorowe. Kataliza enzymatyczna i rola biotechnologii we współczesnej gospodarce.

Wykładowca oczekuje od słuchaczy przygotowania w zakresie nauk przyrodniczych na poziomie szkoły średniej.

Wykład zaliczany jest na podstawie egzaminu na ocenę.

Opis przygotował Zbigniew Czarnocki

1. Bielański A. Chemia ogólna i nieorganiczna, PWN, Warszawa 2002.

2. M.J. Sienko, R.A. Plane Chemia, wyd. VI, WNT Warszawa 2002.

3. E. Białecka-Florjańczyk, J. Włostowska Chemia organiczna WNT, Warszawa 2003

4. L. Jones, P. Atkins Chemia ogólna, PWN, Warszawa 2004.

5. M. Tarasiewicz (red.). Podstawy chemii, Wyd. UwB, Białystok 1998.

6. Pajdowski L. Chemia ogólna, PWN, Warszawa 1985.

Po zakończeniu kształcenia objętego tym wykładem student powinien orientować się we współczesnej chemii ogólnej, organicznej i bioorganicznej, w tym szczególnie:

posiąść wiedzę w zakresie:

•ogólnego opisu podstawowych cech związków chemicznych

•wyjaśnienia współzależności pomiędzy różnymi klasami związków chemicznych

nabyć umiejętności w zakresie:

•logicznego powiązania genezy i przemian pochodnych z różnych klas związków chemicznych

•samodzielnego przewidywania możliwych konsekwencji biochemicznych i farmakologicznych istnienia wybranych grup funkcyjnych

•dostrzegania roli i zagrożeń z pojawiania się niektórych związków chemicznych w środowisku naturalnym

Egzamin pisemny lub ustny w kontakcie osobistym lub zdalnym

Praktyki nie są przewidywane.