Biofizička hemija i dinamika neravnotežnih procesa

Specifikacija predmeta

Naziv predmeta	Biofizička hemija i dinamika neravnotežnih procesa
Šifra predmeta	M13BFHDNP
Studijski program	Master akademske studije fizičke hemije
Izborno područje (modul)	Biofizička hemija
Vrsta i nivo studija	Master akademske studije
Nastavnik (za predavanja)	Ljiljana Z. Kolar-Anić, Goran G. Bačić, Dragomir R. Stanisavljev, Miloš D. Mojović
Nastavnik / saradnik (za vežbe)	Ana D. Popović-Bijelić, Marko Ž. Daković
Nastavnik / saradnik (za DON¹)	–
Broj ESPB	9
Status predmeta (obavezni / izborni)	Izborni
Uslov	–
Cilj predmeta	Da se studenti detaljno upoznaju sa strukturom i funkcijom biljnih i životinjskih ćelija, kao i sa savremenim fizičkohemijskim i matematičkim metodama za njihovo ispitivanje.
Ishod predmeta	Student je detaljno upoznat sa strukturom i funkcijom biljnih i životinjskih ćelija. Student je stekao uvid u primenu razičitih fizičkohemijskih i matematičkih metoda i cilju pripreme za naučnoistraživački rad iz oblasti biofizičke hemije i dinamike neravnotežnih procesa.

Sadržaj predmeta

Teorijska nastava

Struktura biljnih i životinjskih ćelija i funkcija ćelijskih organela. Proteinski i enzimski kompleksi. Transfer elektrona u biološkim molekulima. Fluorescentni rezonantni transfer energije u fotosistemu biljaka. Oksidativni procesi u biosistemima. Slobodni radikali. Oksidativni, reduktivni, nitrozativni i kombinovani stres. Antioksidativna odbrana ćelije. Antioksidansi. Radikalski mehanizmi. Kvenčeri slobodnih radikala. Metode za proučavanje slobodnih radikala i oksidatvnog stresa. Tehnika "spinskog hvatanja". Metode za ispitivanje antioksidativnog kapaciteta u biološkim sistemima. Matematička analiza metaboličke kontrole. Osnovni kinetički parametri u modelnom sistemu. Reverzibilni Mihaelis-Mentenov mehanizam. Koeficijenti elastičnosti kao lokalne veličine za čiste enzime. Brzina reakcije kao nezavisna promenljiva u enzimskoj katalizi. Kontrolni koeficijenti fluksa i koncentracioni kontrolni koeficijenti metaboličkog puta kao sistemske veličine celog metaboličkog puta. Sumacione relacije za kontrolne koeficijente. Relacije povezanosti kontrolnih koeficijenata i elastičnosti. Mogućnost određivanja sistemskih veličina metaboličkog puta iz eksperimentalno određenih elastičnosti. Koeficijenti odgovora sistema. Složeni nelinearni sistemi udaljeni od ravnoteže i njihova samoorganizacija. Benardove strukture. Dinamičke strukture u hemijskim i fizičkohemijskim sistemima dobijene u zatvorenom i otvorenom. Bray-Liebhafsky reakcija. Belousov-Žabotinskiй reakcija. Dinamičke strukture u biološkim i ekološkim sistemima. Primeri oscilovanja u biosistemima. Termodinamičko objašnjenje samoorganizacije neravnotežnih sistema. Savremene fizičko-hemijske metode za ispitivanje biosistema: NMR. Primena Ramanske spektroskopije u proučavanju bioloških sistema.

Praktična nastava

Optička mikroskopija ćelija i ćelijskih organela. Određivanje antioksidativne aktivnosti biomolekula. Belousov-Žabotinski reakcija u zatvorenom reaktoru. Numerička simulacija enzimskih reakcija. 1H NMR biosistema. Mikro-ramanska spektroskopija tkiva.

Literatura

Berg, J. M., Tymoczko, J. L., Stryer, L., Biochemistry (6th ed), Freeman, New York, 2007.
Ljiljana Kolar-Anić, Željko Čupić, Vladana Vukojević, Slobodan Anić, Dinamika nelinearnih procesa, Fakultet za fizičku hemiju, Univerzitet u Beogradu, Beograd 2011. ISBN: 978-86-82139-36-2
A. Cornish-Bowden (2004) Fundamentals of Enzyme Kinetics (3rd edn.), pp. 239-270, Portland Press, London
In Vivo NMR Spectroscopy: Principles and Techniques, Robin A. de Graaf Wiley-Interscience; 2 edition

Broj časova aktivne nastave nedeljno tokom semestra/trimestra/godine

Predavanja	Vežbe	DON¹	Studijski istraživački rad	Ostali časovi
5	2	–	10	–

Metode izvođenja nastave	–

Ocena znanja (maksimalni broj poena 100)

Predispitne obaveze	poena
aktivnost u toku predavanja	10
praktična nastava	10
kolokvijumi	40
seminari	–

Završni ispit	poena
pismeni ispit	–
usmeni ispit	40

¹ DON = Drugi oblici nastave.