Uniwersytet Ślaski w Katowicach - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Laboratorium projektowania molekularnego

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: W4-CH-S2-2-LPM
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Laboratorium projektowania molekularnego
Jednostka: Wydział Nauk Ścisłych i Technicznych
Grupy:
Punkty ECTS i inne: 2.00 LUB 4.00 (zmienne w czasie) Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.

zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: (brak danych)
Skrócony opis:

Moduł: Laboratorium projektowania molekularnego

Kierunek: CHEMIA

Specjalność: Chemia Podstawowa, Chemia Środowiska, Chemia Informatyczna, Chemia Leków

Studia II stopnia, stacjonarne

Zajęcia: wykład, laboratorium

Pełny opis:

Wykład:

1. Wstępne zagadnienia chemoinformatyki. Geneza przedmiotu chemoinformatyka. Chemoinformatyka a chemometria. Dane Gromadzenie i kompleksowość danych. Informacja. Przetwarzanie danych. Model. Wiedza. Przestrzeń chemiczna i biologiczna. Cząsteczka w zapisie wektorowym. Populacja cząsteczek chemicznych. Informatyka a chemia. Kodowanie cząsteczek chemicznych. Sposoby przedstawiania wzorów empirycznych cząsteczek organicznych i nieorganicznych.Reprezentacja i przeszukiwanie struktur chemicznych. Topologia molekularna. Notacja liniowa. Notacja liniowa Sybyl. Kody i stereochemia w SMILES. Wprowadzanie i wyprowadzanie (input/output) struktur chemicznych. Molfiles i SDfiles. Inne formaty plików. Edytory molekularne. Modelowanie molekularne. Generatory struktur 2D i 3D. Budowanie modeli in silico. (2 godz. prof. J. Polański).

2. Reprezentacja reakcji chemicznych. Typy reakcji Centrum reakcji. Efekty fizykochemiczne. Rozkład ładunków. Proste metody ilościowej interpretacji reaktywności chemicznej. Kodowanie reakcji chemicznej. Notacja Dugundji-Ugi’ego B+R=E. Nazwy chemiczne generowane in silico. Nomenklatura chemiczna. Dane w cemii. Podstawowa teoria baz danych. Wyszukiwarki internetowe. Poszukiwanie struktur i podstruktur. Beilstein Hanbook of Organic Chemistry. Beistein CrossFire plus Reactions oraz zaawansowane bazy danych niezbędne w badaniach chemicznych. (2 godz. prof. J. Polański)

3. Komputerowo wspomagane odkrywanie wiedzy przez eksplorację baz danych. Literatura chemiczna. Drukowane i cyfrowe źródła literatury chemicznej. Formułowanie zaawansowanych zapytań do bazy Beilstein Hanbook of Organic Chemistry. Graf reakcji chemicznych. Architektura chemii. Formułowanie zaawansowanych pytań do systemu baz danych Discovery Gate. Synteza i retro synteza chemiczna in silico. Nomenklatura syntonów. Operacje na syntonach. Modyfikacje syntonu. Umpolung. Synton vs reagent. Drzewo syntez. Komputerowo wspomagane projektowanie syntez chemicznych. (CASD) CHMTRN (CHeMistry TraNslator). LHASA. WODCA. Symulowanie reakcji chemicznych In silico . EROS. (2 godz. prof. J. Polański)

4. Wspomagana komputerowo analiza struktur chemicznych. Problemy in silico syntez w poszukiwaniu właściwości. Komputerowo wspomagane projektowanie molekularne. Projektowanie leków in silico. Problemy in silico skriningu ze strategią brut force w poszukiwaniu leków. Problemy in silico w metodach kontrolowanych przez docelowy receptor. In silico projektowanie w oparciu o budowę ligandu oraz receptora. Modelowanie QSAR in silico. Prosty model regresyjny Hanscha. Deskryptory molekularne. Wielowymiarowość w QSAR. Wzrost wymiarowości QSAR – od 1D do 6D QSAR (1,5 godz. prof. J. Polański)

5. Podstawy mechaniki molekularnej. Podstawy dynamiki molekularnej. Podstawy grafiki molekularnej. Powierzchnie cząsteczkowe, van der Waalsa. Metody obliczeniowe chemii kwantowej. Metoda Hartree-Focka. Korelacja elektronowa. Metody CI, MP2, CC, CASPT2. Metody póŁempiryczne. Metoda funkcjonału gęstości. (3 godz. prof. M. Jaworska)

6. Optymalizacja geometrii. Analiza konformacyjna. Częstości drgań molekularnych. Teoretyczne wyznaczanie energii reakcji chemicznych. Energia dysocjacji wiązania chemicznego. Energia oddziaływań międzymolekularnych. Rodzaje oddziaływań międzymolekularnych. Diagramy orbitalne, orbitale graniczne, potencjały elektrostatyczne, wskaźniki reaktywności chemicznej. Przewidywanie reaktywności chemicznej związków chemicznych. Zastosowanie do układów biologicznych. Modelowanie reakcji enzymatycznych. (2 godz. prof. M. Jaworska)

7. Wyznaczania teoretyczne własności molekularnych: widma elektronowe, potencjały redukcji, pKa. Reakcje przeniesienia elektronu i protonu. Modele rozpuszczalnika. Powierzchnie dostępne i niedostępne dla rozpuszczalnika. Powierzchnie jamy enzymatycznej. Izo-powierzchnie gęstości elektronowej. (2,5 godz. prof. M. Jaworska)

Laboratorium:

1. Chemoinformatyka – wstęp teoretyczny. Problemy wprowadzania danych. (3 godz., A. Bąk)

2. Projektowanie molekularne – notacja linowa cząsteczek, kodowanie SMILES, wybrane edytory molekularne (3 godz., A. Bąk)

3. (1,5 godz., A. Bąk)

4. (3 godz., M. Jaworska)

5. (3 godz., M. Jaworska)

6. (1,5 godz. M. Jaworska)

Literatura:

J. Polański, A. Bąk „ Podstawy chemoinformatyki leków”, Uniwersytet Śląski, 2010

2. Praca zb. Pod red. A. Bąka „Laboratorium projektowania molekularnego. Materiały do ćwiczeń”, Uniwersytet Śląski, 2010

3. Maria Jaworska, "Modelowanie molekularne cząsteczek biologicznych", Uniwersytet Śląski, 2013

Efekty uczenia się:

Student:

- Objaśnia powiązania chemoinformatyki z chemią organiczną.

- Charakteryzuje metody projektowania związków biologicznie aktywnych.

- Posiada podstawową wiedzę na temat dokowania molekularnego.

- Posługuje się dostępnymi chemoinformatycznymi bazami danych.

- Posługuje się różnymi systemami kodowania związków chemicznych. - Analizuje dane zawarte w różnych standardach wymiany molekularnej.

- Generuje deskryptory molekularne i używa ich do modelowania QSAR i QSPR.

- Opracowuje procedurę projektowania nowych leków.

- Posiada wiedzę o metodach obliczeniowych chemii teoretycznej

- Wie jakie własności molekularne można wyznaczać przy użyciu poszczególnych metod

- Potrafi przygotować dane do obliczeń metodami chemii teoretycznej i przeprowadzić obliczenia

- Umie zinterpretować wyniki i zobrazować je przy użyciu programóe grafiki molekularnej

- Rozumie znaczenie metod chemii teoretycznej w wyjaśnianiu własności i mechanizmów reakcji układów o znaczeniu biologicznym

Metody i kryteria oceniania:

Na ocenę końcową modułu składaja się:

a)2 kolokwia obejmujące treści wykładu i zajęć laboratoryjnych, przeprowadzane w trakcie laboratorium

b)wykonanie 2 ćwiczeń

c) oceniania ciągłego

ocena końcowa=0,4 średnia arytmetyczna z kolokwiów+0,4 średnia arytmetyczna z wykonania ćwiczeń +0,2 ocenianie ciągłe

Warunkiem uzyskania pozytywnej oceny końcowej jest uzyskanie pozytywnych ocen ze wszystkich sposobów weryfikacji efektów kształcenia

Sprawozdanie - Ocena wykonania projektu obliczeniowego (laboratorium)

Ocenianie ciągłe - Ocena praktycznych umiejętności pracy w laboratorium projektowania molekularnego

Zajęcia w cyklu "semestr letni 2020/2021" (zakończony)

Okres: 2021-02-22 - 2021-09-30
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Laboratorium, 15 godzin więcej informacji
Wykład, 15 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Maria Jaworska
Prowadzący grup: Andrzej Bąk, Maria Jaworska, Jarosław Polański
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Zaliczenie na ocenę
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Zaliczenie na ocenę

Zajęcia w cyklu "semestr letni 2021/2022" (zakończony)

Okres: 2022-02-21 - 2022-09-30
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 15 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Maria Jaworska
Prowadzący grup: Andrzej Bąk, Maria Jaworska, Jarosław Polański
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Zaliczenie na ocenę
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Zaliczenie na ocenę

Zajęcia w cyklu "semestr letni 2022/2023" (zakończony)

Okres: 2023-02-27 - 2023-09-30
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 15 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Maria Jaworska
Prowadzący grup: Andrzej Bąk, Maria Jaworska, Jarosław Polański
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Zaliczenie na ocenę
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Zaliczenie na ocenę

Zajęcia w cyklu "semestr letni 2023/2024" (w trakcie)

Okres: 2024-02-19 - 2024-09-30
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Laboratorium, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 15 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Maria Jaworska
Prowadzący grup: Andrzej Bąk, Maria Jaworska, Jarosław Polański
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Zaliczenie na ocenę
Laboratorium - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Zaliczenie na ocenę
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Ślaski w Katowicach.
kontakt deklaracja dostępności USOSweb 7.0.3.0 (2024-03-22)