Chemia fizyczna w układach biologicznych

Znajomość podstaw chemii ogólnej, nieorganicznej i analitycznej.

Godziny kontaktowe (z udziałem nauczyciela akademickiego)

Wykład 15 h

Laboratorium 30 h

Konwersatorium 15

Łączna liczba godzin z udziałem nauczyciela akademickiego 60 h

Liczba punktów ECTS z udziałem nauczyciela akademickiego 2.0

Godziny niekontaktowe (praca własna studenta)

Przygotowanie się do laboratorium 10 h

Przygotowanie się do konwersatorium 10 h

Studiowanie literatury 5 h

Wykonanie sprawozdań z wykonanych ćwiczeń 15 h

Przygotowanie do zaliczenia i udział w zaliczeniu ćwiczeń 10 h

Przygotowanie się do egzaminu 10 h

Łączna liczba godzin nie kontaktowych 60 h

Liczba punktów ECTS za godziny nie kontaktowe 2,0

Sumaryczna liczba punktów ECTS dla modułu 4,0

konsultacje - 2h

Sposób weryfikacji efektów kształcenia na studiach pierwszego stopnia zatwierdzonych na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXIV-28.28/19 z dnia 26 czerwca 2019 r. tj. od cyklu kształcenia 2019/2020

W1 – wykład – zaliczenie, konwersatorium – kolokwia śródsemestralne, aktywność na zajęciach, prezentacja, zaliczenie

W2– wykład – zaliczenie, konwersatorium – kolokwia śródsemestralne, aktywność na zajęciach, prezentacja, zaliczenie

W3– wykład – zaliczenie, konwersatorium – kolokwia śródsemestralne, aktywność na zajęciach, prezentacja, zaliczenie

W4 – wykład- zaliczenie, laboratorium - kolokwia podczas zajęć, opracowanie wyników, sprawozdania, zaliczenie

U1 – wykład – zaliczenie, konwersatorium – kolokwia śródsemestralne, aktywność na zajęciach, prezentacja,

U2 – laboratorium - kolokwia podczas zajęć, wykonanie eksperymentu, opracowanie wyników, sprawozdania

U3 - wykład – test końcowy, konwersatorium – prezentacja multimedialna

U4- wykład – test końcowy, konwersatorium – rozwiązywanie zadań, prezentacja multimedialna

K1 – wykład – zaliczenie, konwersatorium – kolokwia śródsemestralne, aktywność na zajęciach, prezentacje

K2- laboratorium - kolokwia podczas zajęć, wykonanie eksperymentu, opracowanie wyników, sprawozdania

K3 – konwersatorium – przygotowanie prezentacji, prezentowanie

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS uchwałą Nr XXIV-8.4/17z dnia 28 czerwca 2017 r. tj. od cyklu kształcenia 2017/2018

W1 – wykład – zaliczenie, konwersatorium – kolokwia śródsemestralne, aktywność na zajęciach, zaliczenie

W2– wykład – zaliczenie, konwersatorium – kolokwia śródsemestralne, aktywność na zajęciach, zaliczenie

W3– wykład – zaliczenie, konwersatorium – kolokwia śródsemestralne, aktywność na zajęciach, zaliczenie

W4 – laboratorium - kolokwia podczas zajęć, opracowanie wyników, sprawozdania, zaliczenie

U1 – wykład – zaliczenie, konwersatorium – kolokwia śródsemestralne, aktywność na zajęciach, Laboratorium- kolokwia podczas zajęć, zaliczenie, opracowanie wyników, sprawozdania- zaliczenie

U2 – laboratorium - kolokwia podczas zajęć, wykonanie eksperymentu, opracowanie wyników, sprawozdania

K1 – wykład – zaliczenie, konwersatorium – kolokwia śródsemestralne, aktywność na zajęciach, prezentacje laboratorium - kolokwia podczas zajęć, opracowanie wyników, sprawozdania

K2- laboratorium - kolokwia podczas zajęć, wykonanie eksperymentu, opracowanie wyników, sprawozdania

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXII-39.9/12 z dnia 25 kwietnia 2012 r. tj. od cyklu kształcenia 2012/2013 - cykl 2017/2018

W1- wykład-zaliczenie, laboratorium - odpowiedzi ustne, kolokwia pisemne, sprawozdania z wykonanych ćwiczeń, konwersatorium - kolokwia pisemne, aktywność na zajęciach

W2 - wykład-zaliczenie, laboratorium - odpowiedzi ustne, kolokwia pisemne, sprawozdania z wykonanych ćwiczeń, konwersatorium - kolokwia pisemne, aktywność na zajęciach

W3 - wykład-zaliczenie, konwersatorium - kolokwia pisemne, aktywność na zajęciach

W4 - wykład-zaliczenie, laboratorium - odpowiedzi ustne, kolokwia pisemne, sprawozdania z wykonanych ćwiczeń, konwersatorium - kolokwia pisemne, aktywność na zajęciach

U1 - wykład-zaliczenie, laboratorium - odpowiedzi ustne, kolokwia pisemne, sprawozdania z wykonanych ćwiczeń, konwersatorium - kolokwia pisemne, aktywność na zajęciach

U2 - wykład-zaliczenie, konwersatorium - kolokwia pisemne, aktywność na zajęciach

U3 - wykład-zaliczenie, konwersatorium - kolokwia pisemne, aktywność na zajęciach

U4- laboratorium - odpowiedzi ustne, kolokwia pisemne, sprawozdania z wykonanych ćwiczeń

U5 - wykład-zaliczenie, laboratorium - odpowiedzi ustne, kolokwia pisemne, sprawozdania z wykonanych ćwiczeń,

K1- wykład-zaliczenie, laboratorium - odpowiedzi ustne, kolokwia pisemne, sprawozdania z wykonanych ćwiczeń, konwersatorium - kolokwia pisemne, aktywność na zajęciach

K2 - laboratorium - odpowiedzi ustne, kolokwia pisemne, sprawozdania z wykonanych ćwiczeń

Wykład obejmuje następujące zagadnienia

Termodynamika chemiczna:

Termodynamika procesów nierównowagowych oraz termodynamika w układach otwartych. Opis zjawisk zachodzących w organizmach przy pomocy funkcji termodynamicznych. Praca zewnętrzna i wewnętrzna organizmu, entalpia reakcji chemicznych a efekt energetyczny przemiany materii. Stan stacjonarny a stan równowagi – funkcje termodynamiczne charakteryzujące te dwa stany. Entropia w układach otwartych – źródło entropii. Równowagi fazowe w organizmach – dyfuzja przez błony półprzepuszczalne, transport bierny i aktywny.

Wpływ na funkcjonowanie organizmów żywych różnych czynników zewnętrznych tj:

Ciśnienia (wyższego i niższego niż atmosferyczne)

Temperatury wyższej i niższej niż optymalna temperatura funkcjonowania organizmów)

Promieniowania elektromagnetycznego – wpływ różnego typu promieniowania (od radiowego po UV) na funkcjonowanie organizmów żywych, ze szczególnym uwzględnieniem promieniowania z zakresu IR, VIS, UV.

Elementy fotochemii-przedmiot fotochemii, teoretyczne podstawy fotochemii,

stan podstawowy i wzbudzony, Pierwotne fizyczne procesy fotochemiczne –

luminescencja.. Właściwości wzbudzonych cząsteczek. Elementy fotobiologii:-

fotochemiczne właściwości kwasów nukleinowych i białek, proces widzenia.

Wykorzystanie procesów fotochemicznych w praktyce: wykorzystanie zjawiska

fotoluminescencji, fotosensybilizacji, reakcje fotochemiczne w kosmetykach.

Elementy farmakokinetyki – losy leku w roztworze LADME, budowa cząsteczki a jej aktywność biologiczna.

Elementy diagnostyki medycznej

Konwersatorium obejmuje następujące zagadnienia:

Statyka chemiczna – stała równowagi reakcji chemicznej, izobara, izoterma van’t Hoffa.

Kinetyka chemiczna – wyznaczanie szybkości reakcji chemicznej, stałej równowagi ealcji, stopnia przereagowania substratów w czasie – ze szczególnym uwzględnieniem reakcji zachodzących w organizmie

Kataliza enzymatyczna

Równowagi fazowe – ciśnienie osmotyczna, ekstrakcja, równowagi Donnana, wyznaczanie prężności pary nad roztworami – pod katem opisu procesów zachodzących w organizmach .

Na zajęciach laboratoryjnych realizowane są następujące zagadnienia

Właściwości białek – badanie ich amfoterycznych właściwości, wpływu pH na rozpuszczalność białek

Właściwości lipofilowe substancji – określenie właściwości lipofilowych wybranych substancji przy pomocy chromatografii cieczowej, przy zastosowaniu techniki TLC

Wpływ siły jonowej roztworu na szybkość reakcji chemicznych

Zastosowanie pomiarów przewodności roztworów – miareczkowanie konduktometryczne w analizie substancji aktywnych biologicznie.

Literatura podstawowa:

1. P.W. Atkins, Chemia fizyczna, PWN, Warszawa, 2001.

2. G.M. Barrow, Chemia fizyczna, PWN, Warszawa, 1973.

3. K. Pigoń, Z. Ruziewicz, Chemia fizyczna, T. 1-3, PWN, 2014.

4. Praca zbiorowa, Chemia fizyczna, PWN, Warszawa, 1965.

5. L. Komorowski, A. Olszowski, Chemia fizyczna. T. 4 Laboratorium fizykochemiczne, PWN, Warszawa, 2013.

6. P.W. Atkins, Chemia fizyczna. Zbiór zadań z rozwiązaniami, PWN, Warszawa 2007.

Literatura uzupełniająca:

1. http://www.katedrachf.umcs.lublin.pl

2. Praca zbiorowa, Ćwiczenia laboratoryjne z chemii fizycznej, UMCS, 2004.

3. R. Hołyst, A. Poniewierski, Termodynamika w zadaniach, Wydawnictwo Uniwersytetu Kardynała Stefana Wyszyńskiego, Warszawa, 2008.

4. T.W. Hermann, Chemia fizyczna. Podręcznik dla studentów farmacji i analityki medycznej, Wydawnictwa Lekarskie PZWL, Warszawa, 2007.

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXIV-28.28/19 z dnia 26 czerwca 2019 r. tj. od cyklu kształcenia 2019/2020.

WIEDZA

W1 – zna i rozumie znaczenie funkcji termodynamicznych w opisie funkcjonowania organizmów – K_W03, K_W04

W2- zna i rozumie zjawiska związane z działaniem czynników zewnętrznych tj. temperatura, promieniowanie elektromagnetyczne, ciśnienie na funkcjonowanie organizmów – K_W03

W3- zna podstawowa nomenklaturę do opisu omawianych zjawisk fizykochemicznych mających wpływ na funkcjonowanie organizmów – K_W04

W4 – zna i rozumie zasady stosowania technik spektroskopii UV-VIS, chromatograficznych, konduktometrycznych do badania zjawisk fizykochemicznych w organizmach-K_W06

UMIEJĘTNOŚCI

U1- zna i potrafi wykorzystać wiedze do rozwiązywania problemów związanych z oceną zjawisk mających wpływ na funkcjonowanie organizmów – K_U01

U2- potrafi wykonywać podstawowe czynności w laboratorium chemicznym – K_U04

U3 – potrafi, poprzez dobór odpowiednich źródeł informacji dokonać analizy i oceny zjawiska K_U02

U4-portrafi powiązać wiedze z podstawowych przedmiotów chemicznych z zasadami funkcjonowania organizmów K_U06

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

K1- rozumie konieczność dalszego kształcenia – K_K01

K2- jest zdolny do pracy zespołowej podczas prowadzenia badań-K_K02

K3- jest zdolny do samodzielnego opracowania zagadnienia badawczego K_K02

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS uchwałą Nr XXIV-8.4/17z dnia 28 czerwca 2017 r. tj. od cyklu kształcenia 2017/2018

W1 – zna i rozumie znaczenie funkcji termodynamicznych w opisie funkcjonowania organizmów – K_W03

W2- zna i rozumie zjawiska związane z działaniem czynników zewnętrznych tj. temperatura, promieniowanie elektromagnetyczne, ciśnienie na funkcjonowanie organizmów – K_W03

W3- zna podstawowa nomenklaturę do opisu omawianych zjawisk fizykochemicznych mających wpływ na funkcjonowanie organizmów – K_W04

W4 – zna i rozumie zasady stosowania technik spektroskopii UV-VIS, chromatograficznych, konduktometrycznych do badania zjawisk fizykochemicznych w organizmach-K_W07

U1- zna i potrafi wykorzystać wiedze do rozwiązywania problemów związanych z oceną zjawisk mających wpływ na funkcjonowanie organizmów – K_U01

U2- potrafi wykonywać podstawowe czynności w laboratorium chemicznym

K1- rozumie konieczność dalszego kształcenia – K_K01

K2- jest zdolny do pracy zespołowej podczas prowadzenia badań-K_K02

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXII-39.9/12 z dnia 25 kwietnia 2012 r. tj. od cyklu kształcenia 2012/2013

WIEDZA

W1. Zna podstawowe pojęcia z chemii ogólnej w zakresie umożliwiającym zrozumienie treści nauczania z chemii fizycznej K_W03;

W2. Posiada podstawową wiedzę dotyczącą funkcji i parametrów stanu koniecznych do opisu zjawisk zachodzących między układem a otoczeniem w procesach chemicznych i w układach biologicznych. K_W07

W3. Zna podstawowe metody dotyczące obliczeń efektów cieplnych reakcji chemicznych i przemian fizycznych. K_W12;

W4. Posiada wiedzę specjalistyczną w zakresie chemii fizycznej. K_W18;

UMIEJĘTNOŚCI

U1. Powinien umieć zdefiniować podstawowe pojęcia i twierdzenia wybranych działów chemii fizycznej i umieć ich zastosować w praktycznych obliczeniach. K_U01;

U2. Potrafi sporządzić termodynamiczny bilans reakcji chemicznych. K_U13;

U3. Potrafi zastosować funkcje i parametry termodynamiczne do opisu procesów chemicznych i procesów zachodzących w organizmach. K_U14;

U4. Potrafi analizować uzyskane wyniki w ramach ćwiczeń laboratoryjnych z chemii fizycznej i przedstawić ich opis. K_U30;

U5. Potrafi w sposób zwięzły i logiczny przedstawić podstawowe fakty w zakresie chemii fizycznej; K_U31;

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

K1. Zna ograniczenia własnej wiedzy z chemii fizycznej i rozumie konieczność dalszego jej pogłębiania. K_K01;

K2. Potrafi pracować zespołowo w badaniach dotyczących chemii fizycznej K_K02;

nie dotyczy